CN107209586A - 力感测电容器元件、可变形膜以及由其制造的电子设备 - Google Patents

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CN107209586A CN201580060354.8A CN201580060354A CN107209586A CN 107209586 A CN107209586 A CN 107209586A CN 201580060354 A CN201580060354 A CN 201580060354A CN 107209586 A CN107209586 A CN 107209586A
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本发明涉及一种可变形膜和力感测电容器元件，其能够用于例如电子设备中，所述电子设备包括例如触摸屏显示器或其它触摸传感器。该可变形膜一般包括第一层、第二层和第三层，其中多个第一结构的第一排布结构插置在第一层和第三层之间，并且多个第二结构的第二排布结构插置在第二层和第三层之间。多个第一结构中的至少一部分但非全部具有第一表面和/或第二表面，该第一表面和/或第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或者第二表面中的一者或多者重叠。电极或一个或多个电极对被结合到一个或多个可变形膜层中，以形成力感测电容器。本公开还涉及制备可变形膜和力感测电容器元件以及电子设备的方法，所述电子设备例如包括可变形膜和力感测电容器元件的触摸屏显示器。

Description

力感测电容器元件、可变形膜以及由其制造的电子设备
技术领域
本公开涉及可变形膜和力感测电容器元件、其制造方法以及由其制造的电子设备。
背景技术
力感测电容器已经在触摸显示器、键盘、触摸板以及其它电子设备中被设想或应用了多年。最近触摸用户界面的复兴(从电阻到投射式电容的范式转变)已促使电子设备制造商重新关注力感测领域。将力感测与电子设备的显示器整合相关联的主要挑战例如包括响应的线性、响应速度和恢复速度、保持设备机械强度、保持期望的设备厄米性、构造的薄度、灵敏度、确定力施加的位置、以及噪声抑制。本公开的电容器在例如响应速度和恢复速度、薄度和触摸位置的确定方面具有优点。
发明内容
本公开涉及可用于例如电子设备中的力感测电容器元件及其制备方法，其中电子设备包括例如触摸屏显示器或其它触摸传感器。本公开还涉及可用于制造力感测电容器元件的可变形膜。力感测(以及力测量)电容器元件设置有具有特定设计特征结构的电极和可变形膜(例如，绝缘体)。电容器元件可整合到显示器或电子设备内，以例如检测和测量施加于该显示器或电子设备的力或压力的量值和/或方向。电容器元件可整合到例如显示器的周围或下面以感测或测量施加于显示器的力。另选地，电容器元件可整合到例如触摸板、键盘、按钮或数字化仪(例如，触笔输入设备)内。
在一个方面，本公开提供了一种可变形膜，该可变形膜包括：
第一层，该第一层具有第一主表面和第二主表面；
第二层，该第二层具有第一主表面和第二主表面；
第三层，该第三层具有第一主表面和第二主表面，并且插置在第一层的第二主表面和第二层的第二主表面之间；
第一排布结构，该第一排布结构包括多个第一结构以及对应的第一空隙区域，并且该第一排布结构插置在第一层的第二主表面和第三层的第一主表面之间，其中每个第一结构具有第一表面和第二表面，该第一表面面向第一层的第二主表面，该第二表面面向第三层的第一主表面；和
第二排布结构，该第二排布结构包括多个第二结构以及对应的第二空隙区域，并且该第二排布结构插置在第二层的第二主表面和第三层的第二主表面之间，其中每个第二结构具有第一表面和第二表面，该第一表面面向第二层的第二主表面，该第二表面面向第三层的第二主表面；并且其中
i)该多个第一结构中的约1％至约99％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与该多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者
ii)该多个第一结构中的约1％至约99％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与所述多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。
在另一方面，本发明提供了一种力感测电容器元件，该力感测电容器元件包括：
根据本文所述可变形膜中的任一个的可变形膜；
至少一个第一电极，该至少一个第一电极嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触；和
至少一个第二电极，该至少一个第二电极嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。
在另一方面，本发明提供了一种力感测电容器元件，该力感测电容器元件包括：
根据本文所述可变形膜中的任一个的可变形膜；和
形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，其中该至少一个第一电极和该至少一个第二电极中的每个由间隙隔开；以及
任选地，第三电极。
在一些方面，第三电极嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与至少一个第一电极和至少一个第二电极重叠。
在另一方面，本公开提供了一种包括力感测电容器元件的电子设备，该力感测电容器元件为根据本文所述的力感测电容器元件的任一个。
在另一方面，本公开提供了一种包括力感测电容器元件的触摸屏显示器，该力感测电容器元件为根据本文所述的力感测电容器元件的任一个。
本公开的制品和方法具有多种优点，包括但不限于：
i)由于设置在可变形膜内的单独层上的第一结构和第二结构之间的空间关系，可变形膜的压缩包括在可变形膜的主表面区域的至少一部分上的第三层的工程化弯曲和第一结构和第二结构的压缩之间可定制的平衡，以及
ii)沿可变形膜的厚度方向的第一结构和第二结构的空间关系无需对准进行制造，即，第一结构和第二结构在制造过程中无需沿可变形膜的厚度方向彼此精确地对准。
在另一方面，本公开提供了制备可变形膜和力感测电容器元件的方法。
附图说明
图1为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性可变形膜的示意性横截面侧视图。
图2为本公开的图1的示例性可变形膜的切口190的示意性横截面侧视图。
图3A为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性可变形膜通过排布结构150的假想平面的示意性横截面顶视图。
图3B为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性可变形膜通过排布结构150的假想平面的示意性横截面顶视图。
图3C为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性可变形膜通过排布结构150的假想平面的示意性横截面顶视图。
图4A为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性力感测电容器元件的示意性横截面侧视图。
图4B为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性力感测电容器元件的示意性横截面侧视图。
图5A为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性力感测电容器元件通过排布结构150的假想平面的示意性横截面顶视图。
图5B为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性力感测电容器元件通过排布结构150的假想平面的示意性横截面顶视图。
图6A为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性力感测电容器元件的示意性横截面侧视图。
图6B为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性力感测电容器元件的示意性横截面侧视图。
图7为根据本发明所述的一个示例性实施方案的示例性力感测电容器元件通过排布结构150的假想平面的示意性横截面顶视图。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开相同或类似的特征或元素。如本文所用，应用于数值范围的字词“介于…之间”包括该范围的端值，除非另外指明。应当理解，本领域的技术人员可设计出落在本公开原理的范围和实质内的许多其它的修改和实施方案。附图可不按比例绘制。
除非另外指明，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有在本领域中所普遍使用的含义。本文提供的定义旨在有利于理解本文频繁使用的某些术语，并无限制本公开范围之意。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中使用的表示结构特征尺寸、数量和物理特性的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望性能而变化。
由端值表述的数值范围包括该范围内的所有数字(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。
本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一种”、“一个”和“所述”均涵盖具有多个指代物的实施方案，除非上下文以其它方式清晰的表示。如本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”一般以其包括“和/或”的意义使用，除非上下文以其它方式清晰的表示。
在整个本公开中，如果一个表面与另一个表面接触，则两个表面固有地面向彼此。
具体实施方式
根据本发明所述的可变形膜的一个实施方案包括：第一层，该第一层具有第一主表面和第二主表面；第二层，该第二层具有第一主表面和第二主表面；第三层，该第三层具有第一主表面和第二主表面，并且插置在第一层的第二主表面和第二层的第二主表面之间；第一排布结构，该第一排布结构包括多个第一结构以及对应的第一空隙区域，并且该第一排布结构插置在第一层的第二主表面和第三层的第一主表面之间，其中每个第一结构具有面向第一层的第二主表面的第一表面和面向第三层的第一主表面的第二表面；以及第二排布结构，该第二排布结构包括多个第二结构以及对应的第二空隙区域，并且该第二排布结构插置在第二层的第二主表面和第三层的第二主表面之间，其中每个第二结构具有面向第二层的第二主表面的第一表面和面向第三层的第二主表面的第二表面；并且其中i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第一表面中的一者或多者重叠。在其它实施方案中，多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第一表面中的一者或多者重叠。在其它实施方案中，多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面和第二表面，该第一表面和该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第一表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面和第二表面，该第一表面和该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面和第二表面，该第一表面和该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第一表面和第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，第一层、第二层和第三层中的至少一个可基本上为平面的，即平面基板。在另一个实施方案中，第一层、第二层和第三层可基本上为平面的。若干具体但非限制性的实施方案如图1、图2和图3A-3C所示。
现在参见图1，可变形膜100包括具有第一主表面110a和第二主表面110b的第一层110、具有第一主表面120a和第二主表面120b的第二层120、以及具有第一主表面130a和第二主表面130b的第三层130。第三层130插置在第一层110的第二主表面110b和第二层120的第二主表面120b之间。第三层在本文中也称为中心腹板。可变形膜100还包括第一排布结构140，该第一排布结构140包括多个第一结构142及对应的第一空隙区域144，其插置在第一层110的第二主表面110b和第三层130的第一主表面130a之间。每个第一结构142具有面向第一层110的第二主表面110b的第一表面142a以及面向第三层130的第一主表面130a的第二表面142b。可变形膜100还包括第二排布结构150，该第二排布结构150包括多个第二结构152及对应的第二空隙区域154，其插置在第二层120的第二主表面120b和第三层130的第二主表面130b之间。每个第二结构152具有面向第二层120的第二主表面120b的第一表面152a以及面向第三层130的第二主表面130b的第二表面152b。第一排布结构140的多个第一结构142的位置布置方式相对于第二排布结构150的多个第二结构152被限定为使得满足下列两个标准中的至少一个：i)多个第一结构142中的约1％至约99％具有第一表面142a，该第一表面142a各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构152的第一表面152a中的一者或多者或第二表面152b中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构142中的约1％至约99％具有第二表面142b，该第二表面142b各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构152的第一表面152a中的一者或多者或第二表面152b中的一者或多者重叠。图1的可变形膜可表示在长度方向(侧向维度)上进一步延伸的可变形膜的一部分。进一步参见图1，区域161表示通过第一结构142的可变形膜的厚度方向的突起，所述第一结构142具有第一表面142a和第二表面142b，该第一表面142a和第二表面142b各自沿可变形膜的厚度方向与第二结构152的第一表面152a和第二表面152b均重叠。进一步参见图1，区域162表示通过第一结构142的可变形膜的厚度方向的突起，第一结构142具有第一表面142a和第二表面142b，该第一表面142a和第二表面142b各自与第二结构152的所有第一表面152a和所有第二表面152b偏置，由此使得沿可变形膜的厚度方向不重叠。如本文所用，对于沿膜的厚度方向与第二结构的表面例如152a和/或152b“重叠”的第一结构的表面例如142a和/或142b，第一结构的表面至少部分地与第二结构的表面重叠。为了更清楚起见，对于与第二结构的表面重叠的第一结构的表面，无需第一结构的整个表面与第二表面的整个表面重叠。在一些实施方案中，第一结构的表面例如142a和/或142b与第二结构的表面例如152a和/或152b重叠的量将根据各个第一结构而不同，取决于相对于第二结构的尺寸、密度和位置布置方式的第一结构的尺寸、密度和位置布置方式。在一些实施方案中，第一结构的整个表面例如142a和/或142b可沿可变形膜的厚度方向与第二结构的表面例如152a和/或152b重叠。
图2更详细地示出图1的切口190，包括第一层110、第二层120、第三层130、第一排布结构140的第一结构142和第一空隙区域144、以及第二排布结构150的第二结构152和第二空隙区域154。示出可变形膜100中包括的各种元件的厚度ti、高度hi以及最近邻第一结构之间的距离wi。第一层110、第二层120和第三层130分别具有厚度t1、t2和t3。本公开的可变形膜就厚度t1、t2和t3而言没有具体限制，但一些厚度t1、t2和t3可能是特别有利的。厚度t1、t2和t3可各自为例如大于约5微米、大于约10微米、大于约20微米、大于约30微米、大于约40微米、或甚至大于约50微米；小于约250、小于约225微米、小于约200微米、小于约175微米、或甚至小于150微米。厚度t1、t2和t3可各自例如介于约5微米和约250微米之间、介于约10微米和200微米之间、介于约15微米和约140微米之间、介于约20微米和约130微米之间、或甚至介于约25微米和约100微米之间。可变形膜100的总厚度由To表示。To根据t1、t2、t3、h1和h2的选择而变化。本公开的可变形膜就总厚度To而言没有具体限制。在一些实施方案中，To介于约50微米和约2mm之间；在一些实施方案中，介于约100微米和约1mm之间；在一些实施方案中，介于约150微米和约550微米之间；并且在一些实施方案中，介于约200微米和约500微米之间。
第一层110、第二层120和第三层130可由具有较宽范围的杨氏模量的材料制成。第一层110、第二层120和第三层130可具有介于例如约0.1MPa和约100GPa之间的杨氏模量。每层杨氏模量的选择基于可变形膜100的最终应用要求，其随后可决定可变形膜100的设计标准。在一些实施方案中，可能需要第一层110、第二层120和第三层130中的一者或多者的杨氏模量相对较高，以提供相对刚性的层(例如，具有介于约50GPa和约100GPa的杨氏模量的玻璃层)。在一些实施方案中，第一层110、第二层120和第三层130中的一者或多者的杨氏模量可大于约0.05GPa、大于约0.1GPa或甚至大于约1GPa；小于约100GPa、小于约10GPa或甚至小于约5GPa。杨氏模量可介于约0.05GPa和约10GPa之间、介于约0.1GPa和约10GPa之间、介于约1GPa和10GPa之间或甚至介于约1GPa和约5GPa之间。在其它实施方案中，可能需要第一层110、第二层120和第三层130中的一者或多者的杨氏模量相对较低，以提供相对柔性的层(例如，具有介于0.5MPa和5MPa之间的杨氏模量的弹性体，例如硅氧烷弹性体玻璃层)。在一些实施方案中，第一层110、第二层120和第三层130中的一者或多者的杨氏模量可大于约0.1MPa、大于约1.0MPa、大于约2.0MPa、大于约5.0MPa或甚至大于约10MPa；小于约50MPa、小于约40MPa或甚至小于约30MPa。杨氏模量可介于约0.1MPa和约0.05GPa之间、介于约1MPa和约40MPa之间、介于约2MPa和约30MPa之间或甚至介于约3MPa和约25MPa之间。在一些实施方案中，第三层的杨氏模量小于第一层和第二层的杨氏模量中的至少一者。
第一层110、第二层120和第三层130可为电介质材料，例如可包括陶瓷和聚合物材料(热塑性塑料、热塑性弹性体和热固性材料，包括玻璃状热固性材料和弹性体热固性材料，即橡胶和泡沫(包括泡沫橡胶))。合适的陶瓷材料包括但不限于玻璃、二氧化钛、钛酸钡、五氧化二钽、蓝宝石等。合适的聚合物材料包括但不限于聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯)、芳族聚酰胺聚合物、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺(例如，尼龙6,6)、聚亚烷基(例如，聚乙烯和聚丙烯)、聚醚砜、聚醚醚酮(PEEK)、聚亚芳基醚腈(PEN)、聚丙烯酸酯(例如，丙烯酸类或丙烯酸聚合物)、聚苯乙烯、含氟聚合物(例如，氟塑料和含氟弹性体)和橡胶(例如，乙烯丙烯二烯单体橡胶(在本文中也称为EPDM橡胶)、硅氧烷、氯丁橡胶、异戊二烯、天然橡胶等)、环氧树脂、聚氨酯等。第一层110、第二层120和第三层130中的两个或更多个可包含相同的材料，即可由相同的材料制成。在一些实施方案中，所有三个层包含相同的材料。在其它实施方案中，第一层、第二层和第三层中的每个可为不同的材料。第一层110、第二层120和第三层130中的每个可包含以共混物或复合材料或层合体的形式的多种材料。层合体被定义为连接到一起以形成单一结构的两个或更多个材料片。在一些实施方案中，第一层110、第二层120和第三层130中的一者或多者不是层合体。
对于第一层、第二层、第三层、多个第一结构和多个第二结构中的任一个特别有用的材料为硅氧烷弹性体。硅氧烷材料能够被制成包括根据例如美国专利申请公布2013/040073(Pett等人)所述的结构。
第一结构142和第二结构152分别具有高度h1和h2。本公开的可变形膜就高度h1和h2而言没有具体限制，但一些高度h1和h2可能是特别有利的。高度h1和h2可各自例如大于约5微米、大于约10微米、大于约20微米、大于约30微米、大于约40微米、大于约50微米、大于约100微米、大于约250微米、大于约500微米；小于约1毫米、小于约500微米、小于约250微米、小于约175微米、或甚至小于150微米。每个高度h1和h2可例如介于约5微米和约1mm之间、介于约10微米和约500微米之间、介于约15微米和约250微米之间、介于约25微米和约150微米之间、介于约40微米和约125微米之间、介于约45微米和约110微米之间、或甚至介于约50微米和约100微米之间。在其制造工艺的正常公差内，第一结构142的高度h1可全部相同。在这些实施方案中，第一层110和第三层130基本上彼此平行。高度h1可变化，各个第一结构142的高度h1处于所有高度h1的平均值的约30％、约20％、约10％或甚至约5％内。在其中高度h1在可变形膜的区域上***性减缩的实施方案中，高度h1的变化可引起第一层110和第三层130之间距离的变化，并且这两层可并非基本上彼此平行，并且第一层110和第二层120也可并非基本上彼此平行。在其制造工艺的正常公差内，第二结构152的高度h2可全部相同。在这些实施方案中，第二层120和第三层130基本上彼此平行。高度h2可变化，各个第二结构152的高度h2处于所有高度h2的平均值的约30％、约20％、约10％或甚至约5％内。在其中高度h2在可变形膜的区域上***性减缩的实施方案中，高度h2的变化可引起第二层120和第三层130之间距离的变化，并且这两层可并非基本上彼此平行，并且第二层120和第一层110也可并非基本上彼此平行。在一些实施方案中，第一层110、第二层120和第三层130可基本上彼此平行。第一层110可基本上平行于第二层120。第一层110可基本上平行于第三层130。第二层120可基本上平行于第三层130。
第一层、第二层和第三层中的至少一者和第一排布结构的多个第一结构和第二排布结构的多个第二结构中的至少一者可包括填料颗粒。填料包括但不限于有机或无机颗粒或纤维、增塑剂、加工助剂、热或紫外/可见光抑制剂、阻燃剂。
本公开的可变形膜就宽度w1和w2而言没有具体限制，但一些宽度w1和w2可能是特别有利的。第一结构142具有宽度w1。宽度w1可为例如大于约5微米、大于约10微米、大于约20微米、大于约30微米、大于约40微米或甚至大于约50微米；小于约5mm、小于约1mm、小于约0.5mm、或甚至小于约0.25mm。宽度w1可例如介于约5微米和约5mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约20微米和约0.5mm之间、介于约30微米和约0.25mm之间或甚至介于约40微米和约200微米之间。第一结构142的宽度w1在其制造工艺的正常公差内可全部相同，或者可在上述尺寸范围内变化。
多个第一结构的平均宽度，即每个第一结构的各个平均宽度的总合(各个第一结构的平均宽度为跨整个第一结构的宽度的角平均值)除以第一结构的数量，可例如大于约5微米、大于约10微米、大于约20微米、大于约30微米、大于约40微米或甚至大于约50微米；小于约5mm、小于约1mm、小于约0.5mm、或甚至小于约0.25mm。多个第一结构的平均宽度可例如介于约5微米和约5mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约10微米和约1mm、介于约20微米和约0.5mm之间、介于约30微米和约0.25mm或甚至介于约40微米和约200微米之间。当多个第一结构包括具有变化的宽度的一个或多个第一结构例如锥形结构时，每个结构的宽度被视为结构的最窄部分和最宽部分的平均值。
宽度w3表示最近邻第一结构142之间的距离。本公开的可变形膜就宽度w3而言没有具体限制。宽度w3可例如大于约20微米、大于约50微米、大于约100微米、大于约200微米、大于约300微米或甚至大于约400微米；小于约20mm、小于约15mm、小于约10mm、小于约5mm、或甚至小于约1mm。宽度w3可例如介于约20微米和约20mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约20微米和约0.5mm之间、介于约30微米和约0.25mm之间或甚至介于约40微米和约200微米之间。宽度w3在其制造工艺的正常公差内可全部相同，或者可在上述尺寸范围内变化。
最近邻第一结构之间的平均距离，即相邻第一结构之间的各个距离的总和w3除以第一结构的数量，可例如大于约20微米、大于约50微米、大于约100微米、大于约200微米、大于约300微米或甚至大于约400微米；小于约20mm、小于约15mm、小于约10mm、小于约5mm、或甚至小于约1mm。最近邻第一结构之间的平均距离可例如介于约20微米和约20mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约20微米和约0.5mm之间、介于约30微米和约0.25mm或甚至介于约40微米和约200微米之间。当多个第一结构包括具有变化的宽度的一个或多个第一结构例如锥形结构时，形成最近邻第一结构(它们之间具有变化的距离)之间的一个或多个距离，最近邻第一结构之间的距离被视为最近邻第一结构之间距离的最窄部分和最宽部分的平均值。每个第一结构被视为具有单个最近邻结构。如果给定的第一结构具有两个或更多个最近邻第一结构，该两个或更多个最近邻第一结构与给定的第一结构分开相同的距离，在确定上述平均值时仅计算一个最近邻的距离。
第二结构152具有宽度w2。宽度w2可例如大于约5微米、大于约10微米、大于约20微米、大于约30微米、大于约40微米或甚至大于约50微米；小于约10mm、小于约5mm、小于约1mm、小于约0.5mm、或甚至小于约0.25mm。宽度w2可例如介于约5微米和约10mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约20微米和约0.5mm之间、介于约30微米和约0.25mm之间或甚至介于约40微米和约200微米之间。第二结构152的宽度w2在其制造工艺的正常公差内可全部相同，或者可在上述尺寸范围内变化。
多个第二结构的平均宽度，即每个第二结构的各个平均宽度的总合(各个第二结构的平均宽度为跨整个第二结构的宽度的角平均值)除以第二结构的数量，可例如大于约5微米、大于约10微米、大于约20微米、大于约30微米、大于约40微米或甚至大于约50微米；小于约5mm、小于约1mm、小于约0.5mm、或甚至小于约0.25mm。多个第二结构的平均宽度可例如介于约5微米和约5mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约10微米和约1mm、介于约20微米和约0.5mm之间、介于约30微米和约0.25mm或甚至介于约40微米和约200微米之间。当多个第二结构包括具有变化的宽度的一个或多个第二结构例如锥形结构时，每个结构的宽度被视为结构的最窄部分和最宽部分的平均值。
在一些实施方案中，多个第一结构的平均宽度和多个第二结构的平均宽度介于约5微米和约5毫米之间。在其它实施方案中，多个第一结构的平均宽度约等于多个第二结构的平均宽度。在其它实施方案中，多个第一结构的平均宽度比多个第二结构的平均宽度大至少25％。
在一些实施方案中，多个第一结构的平均宽度和多个第二结构的平均宽度介于约5微米和约5毫米之间。在一些实施方案中，多个第一结构的平均宽度约等于多个第二结构的平均宽度。在一些实施方案中，多个第一结构的平均宽度比多个第二结构的平均宽度大至少10％、至少25％、至少50％、至少75％、或甚至至少100％。在其它实施方案中，多个第二结构的平均宽度比多个第一结构的平均宽度大至少10％、至少25％、至少50％、至少75％、或甚至至少100％。
宽度w4表示最近邻第二结构152之间的距离。本公开的可变形膜就宽度w4而言没有具体限制。宽度w4可例如大于约20微米、大于约50微米、大于约100微米、大于约200微米、大于约300微米或甚至大于约400微米；小于约20mm、小于约15mm、小于约10mm、小于约5mm、或甚至小于约1mm。宽度w4可例如介于约20微米和约20mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约20微米和约0.5mm之间、介于约30微米和约0.25mm之间或甚至介于约40微米和约200微米之间。宽度w4在其制造工艺的正常公差内可全部相同，或者可在上述尺寸范围内变化。
最近邻第二结构之间的平均距离，即相邻第二结构之间的各个距离的总和w4除以第二结构的数量，可例如大于约20微米、大于约50微米、大于约100微米、大于约200微米、大于约300微米或甚至大于约400微米；小于约20mm、小于约15mm、小于约10mm、小于约5mm、或甚至小于约1mm。最近邻第二结构之间的平均距离可例如介于约20微米和约20mm之间、介于约10微米和约1mm之间、介于约20微米和约0.5mm之间、介于约30微米和约0.25mm或甚至介于约40微米和约200微米之间。当多个第二结构包括具有变化的宽度的一个或多个第一结构例如锥形结构时，形成最近邻第二结构(它们之间具有变化的距离)之间的一个或多个距离，最近邻第二结构之间的距离被视为最近邻第二结构之间距离的最窄部分和最宽部分的平均值。每个第二结构被视为具有单个最近邻结构。如果给定的第二结构具有两个或更多个最近邻第二结构，该两个或更多个最近邻第二结构与给定的第二结构分开相同的距离，在确定上述平均值时仅计算一个最近邻的距离。
本公开就第一结构和第二结构的平面内形状(或者换句话讲，第一表面142a和152a以及第二表面142b和152b的形状)而言没有具体限制。可用形状的示例包括圆形、椭圆形、矩形(包括正方形)、三角形、平行四边形(包括菱形)、短线形状、弧形或自由形状。第一结构和第二结构的侧向形状不需要为实心的。它们可包括一个或多个内部空隙。包括单个内部空隙的侧向形状的一个示例为环。第一结构的形状和第二结构的形状不需要是相同的。第一表面142a和152a以及第二表面142b和152b的形状的一部分或全部可完全相同。第一表面142a和152a以及第二表面142b和152b的形状的一部分或全部可不同。
第一结构和第二结构的体形状没有具体限制。第一结构的体形状和第二结构的体形状可为例如旁面三角台中的至少一种，例如圆柱体、椭圆柱、截棱锥、平行六面体、穹顶、截顶穹顶、球体、截球体、椭球体、截顶椭球体、棱锥、楔形体或棱柱中的任一种。第一结构的体形状和第二结构的体形状可包括但不限于立方体的、圆柱体的、棱柱的、棱锥的、截棱锥的、圆锥的、截顶圆锥的、椭圆的、球状的、半球状的或它们的组合。多个第一结构和多个第二结构的体形状可为平行六面体，例如长方体。第一结构和第二结构的体形状的一部分或全部可完全相同。第一结构和第二结构的形状的一部分或全部可不同。对于至少第一结构，包括不同的第一表面区域和第二表面区域的体形状，例如截棱锥的和截顶圆锥的，可导致以下状况，其中沿第一表面的可变形膜的厚度方向上，第一结构的第一表面与第二结构的第一表面和第二表面中的至少一者的重叠可不同于第一结构的第二表面与第二结构的第一表面和第二表面中的至少一者的重叠。如果第二结构或第一结构和第二结构两者具有包括不同的第一表面区域和第二表面区域的体形状，则可发生类似的情况。
第一结构和第二结构可为电介质材料，例如陶瓷或聚合物材料(热塑性弹性体和热固性材料，包括玻璃状热固性材料和弹性体热固性材料，即橡胶)。合适的陶瓷材料和聚合物材料包括但不限于针对第一层110、第二层120和第三层130所述的那些。
第一排布结构的第一结构的至少一部分与第二排布结构的第二结构的至少一部分可为隔离的分立结构，即，各个结构的任何部分均未连接至不同的各个结构的另一部分，如图1所示，通过例如三维印刷方法制成。第一排布结构的第一结构的至少一部分和第二排布结构的第二结构的至少一部分可为连接的分立结构，即通过下陷区域连接的分立结构，该下陷区域具有的高度比所述结构的高度小至少约75％、至少约50％、至少约25％、至少约10％或甚至至少约5％，其由例如压印或微复制方法制成。在一些实施方案中，涵盖下陷区域和第一排布结构的多个第一结构以及第二排布结构的多个第二结构对应部分的平面膜可为第三层。相对于第一结构和第二结构的第一表面或第二表面之间重叠的定义，给定排布结构中两个结构之间的下陷区域不视为各个结构的一部分并且不视为结构。
除了前述对于第一结构和第二结构的表面沿可变形膜的厚度方向上的重叠要求以外，本公开就第一排布结构的第一结构的位置布置方式(即第一排布结构的第一结构的位置或图案)以及第二排布结构的第二结构的位置布置方式而言没有具体限制。第一排布结构的第一结构和第二排布结构的第二结构中的一者或两者的位置布置方式可包括一个或多个阵列，该一个或多个阵列包括一系列重复的位置网格，其包括但不限于正方形阵列、三角形阵列、矩形(非正方形)阵列、六边形阵列等。可使用阵列即图案的组合。在一些实施方案中，第一排布结构的第一结构按照包括一系列重复的位置网格的第一阵列进行布置。在一些实施方案中，第一排布结构的第二结构按照包括一系列重复的位置网格的第二阵列进行布置。在一些实施方案中，第一排布结构的第一结构按照包括一系列重复的位置网格的第一阵列进行布置，并且第一排布结构的第二结构按照包括一系列重复的位置网格的第二阵列进行布置。在其它实施方案中，包括一系列重复的位置网格的第一阵列和包括一系列重复的位置网格的第二阵列为相同的阵列。
多个第一结构的第一排布结构和多个第二结构的第二排布结构的位置布置方式可为部分随机的结构位置布置方式或完全随机的结构位置布置方式。部分随机的结构位置布置方式可由将一个结构置于每个部分随机的位置布置方式而形成，所述部分随机的位置通过例如下列方法确定。该位置可由首先提供呈相同的规则阵列形式的第一结构和第二结构的起始排布结构来生成，所述相同的规则阵列具有介于相邻起始位置之间的特征重复距离P(例如，正方形阵列，其中P为位置之间的间距)。接着，在部分随机化步骤中，每个起始位置可在介于0度和360度之间的随机方向上平移随机距离D。在一些实施方案中，D小于P。然后通过将结构置于部分随机位置中的至少一部分的每个中，形成部分随机的结构排布结构。通过类似的系列步骤可生成完全随机的结构排布结构，不同的是每个结构的位置布置方式是完全随机的，由本领域中已知的计算机算法生成。在一些实施方案中，第一排布结构的第一结构和第二排布结构的第二结构中的至少一者按照至少部分随机的结构位置布置方式进行布置。在一些实施方案中，第一排布结构的多个第一结构和第二排布结构的多个第二结构按照至少部分随机的位置布置方式进行布置。
第一排布结构的第一结构相对于第二排布结构的第二结构的空间构型受前文所述的沿第一结构和第二结构的表面的可变形膜的厚度方向的重叠要求的限制。存在许多变量可影响给定的结构表面之间的重叠，其包括但不限于：由第一结构142和第二结构152的尺寸和形状确定的第一表面142a和142b的尺寸与形状以及第二表面152a和152b的尺寸与形状，针对各组表面142a、142b、152a、152b定义的填充因数Fi(见下列公式)，第一排布结构的第一结构和第二排布结构的第二结构的位置布置方式以及第一排布结构相对于第二排布结构的空间构型。本领域的技术人员可认识到存在通过相应地调整这些变量中的一个或多个来达到满足重叠要求的多种空间构型的多种方式。
Fn：表示特定组的n个结构(第一结构或第二结构)的特定组表面(第一表面或第二表面)的填充因数。该值可以用百分比来表示。
i：表示可变形膜的表面区域A内的一个结构(第一结构或第二结构)。
ai：表示特定结构i(第一结构或第二结构)的特定表面(第一表面或第二表面)。
n：表示可变形膜的表面区域A内给定的结构排布结构中的结构数量，即第一结构或第二结构的数量。
在一些实施方案中，可使用介于多个第一结构142的第一排布结构140相对于第二结构152的第二排布结构150之间的至少部分随机化空间构型。优选地，第一排布结构(从可变形膜的一个主表面观察或呈现时，由第一结构的形状和位置描述)不同于第二排布结构(从可变形膜的相同主表面观察或呈现时，由第二结构的形状和位置描述)。为保持可压缩膜的不同压缩区区域的可压缩性的相对均匀度(例如，根据包含至少10个结构的压缩区，或包含至少100个结构的压缩区来衡量)，最小化第一结构与第二结构重叠比例的波动非常重要。对于本发明所公开的可变形膜，一类用于确定不同压缩区区域的可压缩性的均匀度的方法包括在制造膜时精确控制每一个第一结构和每一个第二结构的位置，第一结构的位置与第二结构的位置高度相关，并且因此工程化第一结构和第二结构的重叠表面与非重叠表面的位置配置。此类第一结构的位置和第二结构的位置的精确控制也称为同时控制，可呈现显著的制造挑战，具体取决于排布结构的设计和构造的材料。具体地，两种排布结构之间可被描述为非零相移的位置误差可导致沿膜的厚度方向上第一结构与第二结构重叠的预期比例的偏差。此类相移可导致给定压缩区内第一结构与第二结构重叠的比例增加，而其它相移可导致给定压缩区内第一结构与第二结构重叠的比例减小。在第二类确保不同压缩区区域的可压缩性的均匀度的方法中，第一排布结构和第二排布结构被设计成使得两种排布结构之间的相移不导致多个压缩区区域内第一结构与第二结构重叠的比例发生较大变化。在该第二类方法中，第一排布结构和第二排布结构并非高度相关。较低的相关度降低了对制造中精确控制第一排布结构和第二排布结构之间的相位关系的要求。较低的相关度可通过多种不同的方式来形成，并且本公开不限于用于在第一排布结构和第二排布结构之间实现低相关性的方法。在第二类方法之一中，第二结构的第二排布结构相对于第一结构的第一排布结构的空间构型可由第一结构的第一排布结构的旋转来确定。更具体地，偏角可被限定在第一结构的第一排布结构和第二结构的第二排布结构之间，其中两种排布结构仅相差偏角。如果第一结构的形状和/或尺寸不同于第二结构的形状和/或尺寸，则第一结构的位置(例如，质心)可根据第一位置的第一图案进行限定，并且第二结构的位置(例如，质心)可根据第二位置的第二图案进行限定，其中两个位置(例如，质心)的图案仅相差一个偏角。形成偏角的第一排布结构相对于第二排布结构的旋转点可取自例如第一排布结构的中心或接近中心处的第一结构。形成偏角的第一排布结构相对于第二排布结构的旋转点可取自例如第一排布结构的边缘或接近边缘处的第一结构。形成偏角的第一排布结构相对于第二排布结构的旋转点可取自例如第一排布结构的拐角或接近拐角处的第一结构。形成偏角的第一排布结构相对于第二排布结构的旋转点可取自结构之间的任一个位置。
第一重复的位置网格和第二重复的位置网格相差非零偏角。该偏角可大于约5度、大于约10度、大于约20度、大于约30度、大于约40度、大于约50度；小于约175度、小于约150度、小于约125度、小于约100度、小于约85度、小于约75度或甚至小于约60度。该偏角可介于约5度和约175度之间、介于约10度和150度之间、介于约10度和约120度之间、介于约10度和约100度之间或甚至介于约10度和约80度之间。
对于每个可变形膜，每个第一结构分别具有基于第一组第一表面和第二组第一表面的第一填充因数和第二填充因数，并且每个第二结构分别具有基于第一组第二表面和第二组第二表面的第一填充因数和第二填充因数。在可变形膜或包括可变形膜的力感测电容器元件的给定区域中，例如具有至少10个第一结构和至少10个第二结构的可压缩区域(或例如具有至少100个第一结构和至少100个第二结构的可压缩区域)，给定的填充因数可大于约1％、大于约2％、大于约5％、大于约7％、或甚至至少约10％；小于90％、小于约75％、小于约50％、小于45％、小于30％或甚至小于约25％。在一些实施方案中，填充因数可介于约1％和约90％之间、介于约1％和约75％之间、介于约1％和约60％之间、介于约2％和约50％之间、介于约5％和约45％之间、介于约7％和30％或甚至介于约10％和25％之间。用于限定第一填充因数的力感测电容器元件的可变形膜的区域具有的表面积可大于约1％、大于约5％、大于约10％、大于约20％、大于约30％、大于约40％或甚至大于约50％的可变形膜或力感测电容器元件的总表面积；小于约99％、小于约95％、小于约90％、小于约80％、小于约70％或甚至小于约60％的可变形膜或力感测电容器元件的总表面积。在一些实施方案中，第一结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约1％和约60％之间，并且第二结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约1％和约60％之间。在一些实施方案中，第一结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约2％和约50％之间，并且第二结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约2％和约50％之间。在一些实施方案中，第一结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约5％和约45％之间，并且第二结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约2％和约45％之间。
第一排布结构140的第一结构142和第二排布结构150的第二结构152的数量没有具体限制并且可基于最终用途要求进行选择。由于可变形膜可用于力感测电容器元件中(可用于例如触摸屏显示器中)，因此触摸屏显示器的分辨率要求可决定力感测电容器元件的分辨率要求并随后决定设计方式，例如第一结构和第二结构的数量、第一结构和第二结构的图案以及第一结构和第二结构的尺寸。第一结构142和一种或多种第二结构152的面密度可各自大于约0.04个结构/cm2、大于约1个结构/cm2、大于约10个结构/cm2、大于约100个结构/cm2或甚至大于约1000个结构/cm2；小于约1000000个结构/cm2、小于约500000个结构/cm2、小于约100000个结构/cm2、小于约50000个结构/cm2或甚至小于约10000个结构/cm2。
图3A至图3C为通过示例性可变形膜的排布结构150的假想平面的示意性横截面顶视图示。该平面可延伸通过第二结构152的第一表面152a或第二表面152b，如图1A所述，并且该平面与各组表面的相交处以实线表示，例如图3A至图3C所示的实线圆圈。第一结构142的第一表面142a或第二表面142b在平面上的突起，如图1A所示，用虚线例如图3A至图3C中的虚线圆圈表示。在后续讨论中，每个第一结构和每个第二结构的形状为圆柱体。因此，每个第一结构的第一表面和第二表面的形状(圆形)和面积全部相同，并且每个第二结构的第一表面和第二表面的形状(圆形)和面积全部相同。这些附图举例说明第一结构的第一表面或第二表面与第二结构的第一表面或第二表面中的一者或多者重叠的量如何随填充因数的改变而改变，在本例中随第一结构和/或第二结构的直径的改变而改变。在图3A至图3C中，第一结构的第一排布结构和第二结构的第二排布结构之间的空间构型可通过下列方式获得。首先，第一结构的第一排布结构和第二结构的第二排布结构均被限定为结构的正方形网格阵列，各自具有300微米的相同间距，即最近邻特征结构的质心之间的距离。为生成两个阵列，可采取一系列设计步骤。首先，将两个阵列对准，使得每个第一排布结构的第一结构沿可变形膜的厚度方向与第二排布结构的第二结构对准。每个第一结构的圆形表面的中心点与第二结构的圆形表面的中心点对准。然后将第二结构的第二排布结构相对于第一结构的第一排布结构偏置即旋转45度，以获得具有较低相关度的期望的空间构型。第二结构阵列内旋转轴的位置可随机选择。在图3A至图3C所示的实施方案中，旋转轴取自随机选择的正方形网格阵列的一个正方形的中心，因此该旋转轴与结构不重合。图3A至图3C仅示出第一结构和第二结构的位置阵列的一部分，并且该图示中未示出旋转轴。通过改变第一结构的第一排布结构和第二结构的第二排布结构中的一者或两者的填充因数，可有意地改变第一结构的第一表面或第二表面沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠的分数值。
在可变形膜的示例性实施方案中，图3A示出假想平面300'的一部分，该部分具有与第二排布结构150'的第二结构152'的第一表面152a'相交的区域A'。在平面300'中，还示出第一排布结构140'(突起)的第一结构142'(突起)的第一表面的突起142a'，并且提供了对第一结构的第一排布结构相对于第二结构的第二排布结构的空间构型的理解。在一些第一结构和第二结构中观察到第一结构的第一表面(以突起142a'显示)沿可变形膜的厚度方向与一个或多个第二表面152a'重叠。在该实施方案中，第一结构的直径被设置为50微米且填充因数为2.2％，并且第二结构的直径被设置为100微米且填充因数为8.7％。检查结果显示，对于具有这些设计参数的膜设计而言，第一结构的第一表面沿可变形膜的厚度方向与第二结构的至少一个第一表面重叠(至少部分地重叠)的比例为约22％。填充因数基于区域A'进行计算，并且A'被选择为使得可变形膜的区域的填充因数将表示占具有第一排布结构的结构和第二排布结构的结构的整个可变形膜的值。
在可变形膜的另一个示例性实施方案中，图3B示出假想平面300″的一部分，该部分具有与第二排布结构150″的第二结构152″的第二表面152b″相交的区域A″。在平面300″中，还示出第一排布结构140″(突起)的第一结构142″(突起)的第二表面的突起142b″，并且提供了对第一结构的第一排布结构相对于第二结构的第二排布结构的空间构型的理解。在一些第一结构和第二结构中观察到第一结构的第二表面(以突起142a″显示)沿可变形膜的厚度方向与一个或多个第二表面152b″重叠。在该实施方案中，第一结构的直径被设置为100微米且填充因数为8.7％，并且第二结构的直径被设置为150微米且填充因数为19.6％。检查结果显示，对于具有这些设计参数的膜设计而言，第一结构的第二表面沿可变形膜的厚度方向与第二结构的至少一个第一表面重叠(至少部分地重叠)的比例为约57％。填充因数基于区域A″进行计算，并且A″被选择为使得可变形膜的区域的填充因数将表示占具有第一排布结构的结构和第二排布结构的结构的整个可变形膜的值。
在可变形膜的另一个示例性实施方案中，图3C示出假想平面300″'的一部分，该部分具有与第二排布结构150″'的第二结构152″'的第二表面152b″'相交的区域A″'。在平面300″'中，还示出第一排布结构140″'(突起)的第一结构142″'(突起)的第一表面的突起142a″'，并且提供了对第一结构的第一排布结构相对于第二结构的第二排布结构的空间构型的理解。在一些第一结构和第二结构中观察到第一结构(以突起142a″'显示)沿可变形膜的厚度方向与一个或多个第二表面152b″'重叠。在该实施方案中，第一结构的直径被设置为150微米且填充因数为19.6％，并且第二结构的直径被设置为200微米且填充因数为34.9％。检查结果显示，对于具有这些设计参数的膜设计而言，第一结构的第一表面沿可变形膜的厚度方向与第二结构的至少一个第一表面重叠(至少部分地重叠)的比例为约95％。填充因数基于区域A″'进行计算，并且A″'被选择为使得可变形膜的区域的填充因数将表示占具有第一排布结构的结构和第二排布结构的结构的整个可变形膜的值。
在使用中，在例如其中包括根据本发明所公开的可变形膜的力感测电容器元件中，可向可变形膜例如100的第一层例如110的第一主表面例如110a施加力。该力被施加在有限的非零区域上。在一个区域上均匀施加的力导致施加的单轴压力(在本文中也称为压应力)。该力压缩可变形膜100，导致总厚度To减小。该力还迫使第一结构142进入第三层130中，引起第三层130偏转到一些空隙区域154中，而第二结构152为第三层130提供了支撑。在其中第三层130偏转的空隙区域154中，第二主表面130b和第二主表面120b之间的距离h2减小。可变形膜100的距离的这一变化可通过所施加的力进行控制。在一些实施方案中，响应于所施加的力的可变形膜100的距离To的改变可与所施加的力成比例。所施加的力和可变形膜100的压缩即距离To的变化之间受控的依赖性可通过实验建模例如有限元建模来确定。如下文所详述，如果适当的电极被定位于可变形膜上或可变形膜内以形成电容器，则电容将随距离To响应于所施加的力的变化而变化。
其它层可包括在可变形膜中，该可变型膜包括粘合剂层。可用于本公开的可变形膜和力感测电容器元件中的粘合剂包括但不限于压敏粘合剂和现场固化粘合剂。现场固化粘合剂包括粘合剂-溶剂溶液，其中最终粘合剂在除去溶剂时发粘。现场固化粘合剂可通过包括紫外线或可见光在内的光化辐射得以固化。现场固化粘合剂可通过施加热量或换句话讲提高温度得以固化(例如，热固性聚合物)。现场固化粘合剂还可以为湿固化粘合剂。该粘合剂可用于将可变形膜和力感测电容器元件的各层/部件层合到一起。现场固化粘合剂为本发明所公开的可变形膜和力感测电容器元件中的优选粘合剂。可变形构件可为单个一体结构，通过例如传统的聚合物注塑技术制成。可变形膜的第一层、第二层和/或第三层可通过使用适当的粘合剂层而层合至第一排布结构的第一结构和/或第二排布结构的第二结构。粘合剂层的一部分或全部可相同，即具有相同的化学组成。所有粘合剂层可不同，即全部具有不同的化学组成。
其中一个或多个层附接至一个或多个结构的可变形膜或力感测电容器元件的实施方案不限于通过粘附、粘结或熔融附接材料的任何特定方法。第一排布结构和/或第二排布结构可直接形成于对应的第一层、第二层和/或第三层上。粘合剂可用于将任何电极层合或附着到结合到第一层、第二层和/或第三层的期望的主表面。除粘合剂粘结以外，本公开的可变形膜的层和结构、电极、电容器以及电容式感测元件可通过施加热量而熔融。
本公开的可变形膜特别适用于力感测电容器元件中，并且前述可变形膜实施方案中的任一个可用于本文所述的力感测电容器元件实施方案中的任一个中。为了利用本发明所公开的可变形膜制造力感测电容器元件，需要将电极例如电极对结合到可变形膜。可变形膜或其部件可用作力感测电容器元件的电介质。电极相对于可变形膜结构的位置与可变形膜的可变形区域重合。单个电容器中的一者或多者的电容将随可变形膜响应于第一层的第一表面上所施加的力的压缩而改变。这一施加的力的量值将与可变形膜的尺寸变化的量值相关联，并且可变形膜的尺寸变化的量值将引起电容发生对应的变化，从而可获得力感测电容器元件。根据本发明所述的力感测电容器元件可包括多于一个电容器，例如电容器的排布结构或阵列，从而能够测量力感测电容器元件上力(或换句话讲，压力)的分布(即，测量力或压力的位置)。
电容器的电容以及电容随压缩的变化可使用多种已知的驱动电子器件中的任一种进行测量。如本文所用，与电容器的电容或电容变化相关的术语“测量”可包括估计电容，电容值用法拉来表示。另选地，如本文所用，与电容器的电容或电容变化相关的术语“测量”可包括通过电路中电容器的行为(或者，另选地包括电容器的电路的行为)来间接测定电容器的电容的量值。将本公开所述的电容器附接至测量电容的电路在本文中还被描述为将电容器附接至测量电容的驱动电子器件。已知的电容测量电路的示例报告于例如美国专利申请公布2010/073323(Geaghan)、2008/142281(Geaghan)、2009/167325(Geaghan)和2011/115717(Hable等人)中，这几件专利申请公布均以引用的方式全文并入本文中。电容以及电容随压缩的变化是施加于电容器的力(或换句话讲，如上文所述，压力)的间接量度。一般来讲，所施加的力或所施加的压力通过电容器的构造的一种或多种材料的应变而改变电容器的形状。电容器形状的改变导致电容的改变。根据本发明所述的电容式感测元件即力感测电容器元件可包括多于一个电容器，例如电容器阵列，从而能够测量感测电容器元件上力(或换句话讲，压力)的分布(即，测量力或压力的位置)。根据本发明所述的电容式感测元件可包括间隔开的行和列电极(如美国专利申请公布2013082970(Frey等人)的图2所示，该专利申请公布以引用的方式全文并入本文中)，电极之间的电容可根据已知的互电容检测方法进行测定，从而测量感测元件上力(或换句话讲，压力)的分布位置(即，测量力或压力的位置)。在一些实施方案中，前述行电极可嵌入在第一层的第一主表面或第二主表面内或者与第一层的第一主表面或第二主表面邻近或接触，并且前述列电极可嵌入在第二层的第一主表面或第二主表面内或者与第二层的第一主表面或第二主表面邻近或接触。
在一些实施方案中，根据本发明所述的力感测电容器元件可包括根据前述可变形膜中的任一个的可变形膜；嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触的至少一个第一电极；以及嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触的至少一个第二电极。电压可施加到第一电极和第二电极之间。所施加的电压诱导第一电极上产生与第二电极上的电荷相反的电荷。第一电极和第二电极的尺寸没有具体限制。它们的长度和/或宽度可与可变形膜的第一层和第二层的第一主表面中的至少一者的尺寸相似。第一电极和第二电极中的至少一者可为平面电极。第一电极和第二电极可具有一个或多个电引线，提供电连接至其它电子部件和/或设备的手段。在一些实施方案中，至少一个第一电极包括多个第一电极。在其它实施方案中，至少一个第二电极包括多个第二电极。在其它实施方案中，至少一个第一电极包括多个第一电极并且至少一个第二电极包括多个第二电极。在整个本公开中，如果电极被称为“嵌入在”层中，它可为完全嵌入，即完全被该层包围，或者可为部分嵌入，即电极的一部分可凸出在层的主表面之上。在整个本公开中，如果电极被称为邻近层的主表面，则该电极可与层的主表面接触或者一个或多个附加层可***置在层的电极和主表面之间，其中电极与相邻附加层的表面接触。若干具体但非限制性实施方案如图4A和图4B所示。
现在参见图4A，力感测电容器元件400包括如前文所述的可变形膜100、与第一层110的第一主表面110a邻近或接触的第一电极410、以及嵌入在第二层120内的第二电极420。现在参见图4B，力感测电容器元件401包括如前文所述的可变形膜100、嵌入在第一层110内的第一电极410、以及与第二层120的第二主表面120b邻近或接触的第二电极420。图4A和图4B的力感测电容器元件可表示在长度方向(侧向维度)上进一步延伸的力感测电容器元件的一部分。至少一个第一电极和至少一个第二电极可各自为单个电极，其横跨例如力感测电容器元件的长度(侧向维度)和宽度(伸入页内的维度)中的至少一者的大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％、大于80％、大于90％或甚至大于95％。在一些实施方案中，至少一个第一电极和至少一个第二电极可各自为单个电极，其横跨例如力感测电容器元件的长度(侧向维度)和宽度(伸入页内的维度)中的两者的大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％、大于80％、大于90％或甚至大于95％。在一些实施方案中，至少一个第一电极和至少一个第二电极中的至少一者横跨力感测电容器元件的整个长度。在另一个实施方案中，至少一个第一电极和至少一个第二电极均横跨力感测电容器元件的整个长度。在另一个实施方案中，力感测电容器元件包括一个第一电极和一个第二电极。在另一个实施方案中，至少一个第一电极横跨力感测电容器元件的长度的大于60％、大于70％、大于80％、大于90％或甚至大于95％，并且至少一个第二电极横跨力感测电容器元件的长度的大于60％、大于70％、大于80％、大于90％或甚至大于95％。在另一个实施方案中，至少一个第一电极横跨力感测电容器元件的宽度的大于60％、大于70％、大于80％、大于90％或甚至大于95％，并且至少一个第二电极横跨力感测电容器元件的宽度的大于60％、大于70％、大于80％、大于90％或甚至大于95％。在另一个实施方案中，力感测电容器元件包括一个第一电极和多个第二电极。在另一个实施方案中，力感测电容器元件包括多个第一电极和一个第二电极。在另一个实施方案中，力感测电容器包括多个第一电极和多个第二电极。在需要时，可包括一个或多个电引线以提供至少一个第一电极与其它电子部件和/或设备之间的电通信，并且可包括一个或多个电引线以提供至少一个第二电极与其它电子部件和/或设备之间的电通信。
力感测电容器元件中电极的定位可基于可变形膜的设计和力感测电容器元件的设计标准来选择。本领域中的技术人员将认识到，可存在许多可用于本发明所公开的力感测电容器元件中的可能的电极配置的组合。代表性但非限制性的实施方案进一步公开于图5A和图5B中。与图3A至图3C类似，图5A和图5B为通过排布结构150的假想平面的示意性横截面顶视图，并且包括各种部件，包括第一结构和电极，如平面上的突起所示。这提供了力感测电容器元件的各种部件相对于彼此在假想平面内的排布结构。
在力感测电容器元件的一个示例性实施方案中，图5A示出假想平面500的一部分，该假想平面500包括如前文所述(图3C)的假想平面300″'的一部分。图5A还包括第一电极510'的突起和第二电极520'的突起。第一电极可嵌入在第一层内或者与可变形膜例如图1A所示的可变形膜100的第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。第二电极可嵌入在第二层内或者与可变形膜例如图1A所示的可变形膜100的第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。至少一个第一电极和至少一个第二电极可为线或条，其横跨可变形膜的宽度或可变形膜的长度的大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％、大于80％、大于90％、大于95％或甚至全部。在一些方面，至少一个第一电极可横跨可变形膜的宽度，并且至少一个第二电极可横跨可变形膜的长度。在其它实施方案中，第一电极和第二电极可为离散的线或垫以及对应的电引线，该电引线提供电连接至其它电子部件和/或设备的手段。如果第一电极和/或第二电极需要电引线，则电引线的位置可对应于第一层和第二层中相应电极的位置，例如，如果第一电极位于第一层的第一主表面上，则对应的电引线将位于第一层的第一主表面上。
在力感测电容器元件的另一个示例性实施方案中，图5B示出假想平面501的一部分，该假想平面501包括如前文所述(图3C)的假想平面300″'的一部分。图5B还包括多个第一电极510″的突起以及对应的电引线515″和第二电极520″的突起。在该实施方案中，多个电极中的每个呈垫状。多个第一电极及其对应的电引线可嵌入在第一层内或者与可变形膜例如图1A所示的可变形膜100的第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。第二电极520″的突起指示该第二电极横跨至少如图5B所示的平面501的部分的整个区域。第二电极可横跨力感测电容器元件的长度(侧向维度)和宽度(伸入页内的维度)两者的大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％、大于80％、大于90％、大于95％或甚至全部。在一些实施方案中，第二电极可横跨力感测电容器元件的长度和宽度中的至少一者的大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％、大于80％、大于90％或甚至大于95％。在一些实施方案中，第二电极横跨力感测电容器元件的整个长度和宽度。在另一个实施方案中，可使用多个第二电极，其中每个第二电极具有大于第一电极的主表面的主表面(如图5B的突起510″和520″所示)。在该实施方案中，可使用多个第二电极，其中每个第二电极具有对应的电引线，该电引线提供电连接至其它电子部件和/或设备的手段。至少一个第二电极以及任何对应的电引线可嵌入在第二层内或者与可变形膜例如图1A所示的可变形膜100的第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。
在另一个实施方案中，根据本发明所述的力感测电容器元件可包括：根据前述可变形膜中的任一个的可变形膜；形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，或者嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，其中至少一个第一电极和至少一个第二电极中的每个由间隙隔开。当存在多于一个电极对时，该至少一个第一电极和该至少一个第二电极之间的间隙可对于所有电极对保持恒定或者可对于一个或多个电极对有差别。在一些实施方案中，该至少一个电极对仅嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且任选地，力感测电容器元件可包括第三电极，其中第三电极嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与该至少一个第一电极和该至少一个第二电极重叠。在其它实施方案中，该至少一个电极对仅嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且任选地，力感测电容器元件可包括第三电极，其中第三电极嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与该至少一个第一电极和该至少一个第二电极重叠。在整个本公开中，力感测电容器元件的厚度方向与可变形膜的厚度方向重合。
力感测电容器元件可包括单个电容器或多个电容器。电压可施加到第一电极和第二电极之间。该电压诱导第一电极上产生与第二电极上的电荷相反的电荷。第一电极和第二电极的尺寸和形状以及间隙没有具体限制，但是间隙必须足够小以使电极对能够充当电容器。至少一个第一电极和至少一个第二电极可为平面电极。该至少一个第一电极和该至少一个第二电极可具有一个或多个对应的电引线，其提供电连接至其它电子部件和/或设备的手段。电极对的第一电极和第二电极，各对电极限定了电容器，可电连接至测量电容的电路，在本文中也被描述为电连接或附接至测量电容的驱动电子器件。若干具体但非限制性的实施方案如图6A、图6B和图7所示。
现在参见图6A，力感测电容器元件600包括如前文所述的可变形膜100以及与第二层120的第二主表面120b邻近或接触的电极对，该电极对包括隔开间隙ge的第一电极610p和第二电极610n。在其它实施方案中，形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对可嵌入在第二层中并且可与第二层的第一主表面邻近或接触。在一些实施方案中，至少一个第一电极包括多个第一电极。在一些实施方案中，至少一个第二电极包括多个第二电极。在其它实施方案中，至少一个第一电极包括多个第一电极，并且至少一个第二电极包括多个第二电极。在另一个实施方案中，一个第二电极为用于多个第一电极的电极对。在另一个实施方案中，一个第一电极为用于多个第二电极的电极对。
现在参见图6B，力感测电容器元件601包括图6A的力感测电容器元件并且还包括嵌入在第一层110内的任选的第三电极630。
图6A和图6B的力感测电容器元件可表示在长度方向(侧向维度)上进一步延伸的力感测电容器元件的一部分。
在力感测电容器元件的另一个示例性实施方案中，图7示出假想平面700的一部分，该假想平面700包括如前文所述(图3C)的假想平面300″'的一部分。图7还包括多个第一电极710p'的突起及其对应的电引线715'的突起，以及多个第二电极720n'的突起及其对应的电引线725'的突起。相邻第一电极710p(未示出，如突起710p'所示)和第二电极720n(未示出，如突起720n'所示)形成电极对。该多个第一电极710p及其对应的电引线715(未示出，如突起715'所示)和该多个第二电极720n及其对应的电引线725(未示出，如突起725'所示)可嵌入在第二层内或者与可变形膜如图1A所示的可变形膜100的第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。在图7所示的实施方案中，第二电极720n用作多个第一电极710p的反电极，限定了电极对720n和710p。在其它实施方案中，第一电极710p可用作多个第二电极720n的反电极，限定了电极对710p和720n。
第二电极720n'的突起指示第二电极横跨如图7所示的平面700的部分的几乎整个宽度(垂直方向)。在一些实施方案中，第二电极可横跨力感测电容器元件的长度(侧向维度)和宽度(垂直维度)中的至少一者的大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％、大于80％、大于90％、大于95％或甚至100％。
在前述力感测电容器元件的实施方案中的任一个中，其中力感测电容器元件包括至少一个第一电极和至少一个第二电极，该力感测电容器元件还可包括电容测量电路，其中该至少一个第一电极和该至少一个第二电极连接至电容测量电路并且电容测量电路被构造成用于测量至少一个第一电极和至少一个第二电极之间的电容。在前述力感测电容器元件的实施方案中的任一个中，其中力感测电容器元件包括至少一个第一电极、至少一个第二电极和第三电极，该力感测电容器元件还可包括电容测量电路，其中该至少一个第一电极、该至少一个第二电极和该第三电极连接至电容测量电路并且电容测量电路被构造成用于测量该至少一个第一电极和第三电极之间的电容以及该至少一个第二电极和第三电极之间的电容。
本公开的力感测电容器元件中所用的电极可为金属或金属合金，其包括但不限于氧化铟锡、铝、铜、银和金。本公开的力感测电容器元件中所用的电极可为导电复合材料，该导电复合材料包含一种或多种导电性颗粒、纤维、织造或非织造垫等。导电性颗粒、纤维、织造或非织造垫可包含上述金属。它们也可以为已涂覆有导电材料的不导电颗粒、纤维、织造或非织造垫，所述导电材料例如金属，包括但不限于铝、铜、银和金。力感测电容器元件中所用的电极可为薄膜的形式，例如金属薄膜或导电复合材料薄膜。电极的厚度可介于约0.1微米和约200微米之间。厚度可大于约0.5微米、大于约1微米、大于约2微米、大于约3微米、大于约4微米或甚至大于约5微米；小于约50、小于约40微米、小于约30微米、小于约20微米、或甚至小于10微米。电极可通过本领域中已知的技术进行制造，所述技术包括但不限于
通常用于在目前的触摸屏显示器中形成铟锡氧化物迹线的技术以及通常用于在半导体制造中形成金属线和通路的技术。其它可用于制造电极对的技术包括丝网印刷、柔版印刷、喷墨印刷、光刻、蚀刻和剥离加工。在其中至少一个电极嵌入在第一层、第二层和第三层中的至少一个内的实施方案中，一个或多个通路及对应的金属互连器例如层的表面上的导电线可用于有利于电接触一个或多个电极。
本公开的力感测电容器元件可用于各种电子设备中。电子设备包括(1)个人计算机、(2)显示器和监视器、(3)平板电脑或平板式计算设备、(4)个人电子和/或通信设备诸如例如智能电话、数字音乐播放器以及(5)其功能包括创建、存储或播放数字媒体的任何个人设备。在另一个实施方案中，电子设备包括根据前述实施方案中任一项所述的力感测电容器元件。在另一个实施方案中，触摸屏显示器包括根据前述实施方案中任一项所述的力感测电容器元件。
本公开的可变形膜和力感测电容器元件可利用各种技术通过各种加工顺序来制造，这些加工顺序可包括本领域中已知的步骤。
在一些实施方案中，可变形膜可在力感测电容器元件的制造过程中“原位”形成。
在制备力感测电容器元件的方法的一个实施方案中，具有第一表面和第二表面及对应的第一空隙区域的多个第一结构的第一排布结构可形成于第三层的第一主表面上；具有第一表面和第二表面及对应的第二空隙区域的多个第二结构的第二排布结构可形成于第三层的第二主表面上；其中该多个第一结构的第二表面面向第三层的第一主表面，并且该多个第二结构的第二表面面向第三层的第二主表面。提供第一层，其中第一层包括至少一个第一电极，该至少一个第一电极嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。第一层结合到该多个第一结构的第一表面的至少一部分，由此使得第一层的第二主表面面向第一结构的第一表面。提供第二层，其中第二层包括至少一个第二电极，该至少一个第二电极嵌入在第一层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。第二层结合到该多个第二结构的第一表面的至少一部分，由此使得第二层的第二主表面面向第一结构的第一表面。在一些实施方案中，i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。
在制备力感测电容器元件的方法的另一个实施方案中，具有第一表面和第二表面及对应的第一空隙区域的多个第一结构的第一排布结构可形成于第三层的第一主表面上；具有第一表面和第二表面及对应的第二空隙区域的多个第二结构的第二排布结构可形成于第三层的第二主表面上；其中该多个第一结构的第二表面面向第三层的第一主表面，并且多个第二结构的第二表面面向第三层的第二主表面。提供第一层，其中第一层包括形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触。第一层结合到该多个第一结构的第一表面的至少一部分，由此使得第一层的第二主表面面向第一结构的第一表面。提供具有第一主表面和第二主表面的第二层。第二层结合到该多个第二结构的第一表面的至少一部分，由此使得第二层的第二主表面面向第二结构的第一表面。在一些实施方案中，i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，第二层可包括第三电极。第三电极可嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与至少一个第一电极和至少一个第二电极重叠。
在制备力感测电容器元件的方法的一个实施方案中，提供第一层，其中该第一层包括至少一个第一电极，该至少一个第一电极嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触；并且提供第二层，其中第二层包括至少一个第二电极，该至少一个第二电极嵌入在第一层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。具有第一表面和第二表面及对应的第一空隙区域的多个第一结构的第一排布结构形成于第一层上，其中该多个第一结构的第一表面面向第一层的第二主表面。具有第一表面和第二表面及对应的第二空隙区域的多个第二结构的第二排布结构形成于第二层上，其中该多个第二结构的第一表面面向第二层的第二主表面。提供具有第一主表面和第二主表面的第三层，并且第三层的第一主表面结合到多个第一结构的第二表面的至少一部分，第三层的第二主表面结合到多个第二结构的第二表面的至少一部分。在一些实施方案中，i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。
在制备力感测电容器元件的方法的另一个实施方案中，提供第一层，其中第一层包括形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触。提供第二层，其中该第二层包括第一主表面和第二主表面。具有第一表面和第二表面及对应的第一空隙区域的多个第一结构的第一排布结构形成于第一层上，其中该多个第一结构的第一表面面向第一层的第二主表面。具有第一表面和第二表面及对应的第二空隙区域的多个第二结构的第二排布结构形成于第二层上，其中该多个第二结构的第一表面面向第二层的第二主表面。提供具有第一主表面和第二主表面的第三层，并且第三层的第一主表面结合到多个第一结构的第二表面的至少一部分，第三层的第二主表面结合到多个第二结构的第二表面的至少一部分。在一些实施方案中，i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，第二层可包括第三电极。第三电极可嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与至少一个第一电极和至少一个第二电极重叠。
在制备力感测电容器元件的方法的一个实施方案中，具有第一表面和第二表面及对应的第一空隙区域的多个第一结构的第一排布结构可形成于第三层的第一主表面上，其中该多个第一结构的第二表面面向第三层的第一主表面。提供第一层，其中第一层包括至少一个第一电极，该至少一个第一电极嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。提供第二层，其中第二层包括至少一个第二电极，该至少一个第二电极嵌入在第一层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。具有第一表面和第二表面及对应的第二空隙区域的多个第二结构的第二排布结构可形成于第二层的第二主表面上，其中该多个第二结构的第一表面面向第二层的第二主表面。第一层结合到多个第一结构的第一表面的至少一部分，其中第一层的第二主表面面向第一结构的第一表面。第三层结合到多个第二结构的第二表面的至少一部分，其中第三层的第二主表面面向第二结构的第二主表面。在一些实施方案中，i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。
在制备力感测电容器元件的方法的另一个实施方案中，具有第一表面和第二表面及对应的第一空隙区域的多个第一结构的第一排布结构可形成于第三层的第一主表面上，其中该多个第一结构的第二表面面向第三层的第一主表面。提供第一层，其中第一层包括形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者接触。提供第二层，其中该第二层包括第一主表面和第二主表面。具有第一表面和第二表面及对应的第二空隙区域的多个第二结构的第二排布结构可形成于第二层的第二主表面上，其中该多个第二结构的第一表面面向第二层的第二主表面。第一层结合到多个第一结构的第一表面的至少一部分，其中第一层的第二主表面面向第一结构的第一主表面。第三层结合到多个第二结构的第二表面的至少一部分，由此使得第三层的第二主表面面向第二结构的第二主表面。在一些实施方案中，i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，第二层可包括第三电极。第三电极可嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与至少一个第一电极和至少一个第二电极重叠。
在制备力感测电容器元件的方法的另一个实施方案中，提供第一层，其中第一层包括形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触。具有第一表面和第二表面及对应的第一空隙区域的多个第一结构的第一排布结构可形成于第一层的第二主表面上，其中该多个第一结构的第一表面面向第一层的第二主表面。提供第二层，其中该第二层包括第一主表面和第二主表面。提供第三层，其中该第三层包括第一主表面和第二主表面。具有第一表面和第二表面及对应的第二空隙区域的多个第二结构的第二排布结构可形成于第三层的第二主表面上，其中多个第二结构的第二表面面向第三层的第二主表面。第三层结合到多个第一结构的第一表面的至少一部分，其中第一层的第二主表面面向第一结构的第一主表面。第二层结合到多个第二结构的第一表面的至少一部分，由此使得第二层的第二主表面面向第二结构的第一主表面。在一些实施方案中，i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，第二层可包括第三电极。第三电极可嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与至少一个第一电极和至少一个第二电极重叠。在一些实施方案中，i)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者ii)多个第一结构中的约1％至约99％、约2％至约95％、约5％至约90％、或甚至约10％至约50％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。在一些实施方案中，第二层可包括第三电极。第三电极可嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与至少一个第一电极和至少一个第二电极重叠。
该多个第一结构的第一排布结构和该多个第二结构的第二排布结构可由本领域中任何已知的技术形成，所述技术包括但不限于模塑、微复制工艺、压印、刻绘、烧蚀或印刷(例如，喷墨印刷、丝网印刷、孔版印刷)等。可使用工艺的组合。各层与结构表面的粘结可通过本领域中已知的技术来执行，所述技术包括但不限于粘合剂粘结(包括使用现场固化粘合剂、热熔融粘合剂或压敏粘合剂及对应的层压技术)、熔融等。可使用粘结工艺的组合。在一些实施方案中，第一结构和/或第二结构可在第一层、第二层和第三层的制造过程中一体成形。
在本公开的可变形膜、力感测电容器元件及其制备方法的实施方案的任一个中，如果第一层包括至少一个第一电极，该至少一个第一电极与第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触，则该至少一个第一电极的外表面固有地成为对应的第一层的第一主表面或第二主表面的一部分。在本公开的可变形膜、力感测电容器元件及其制备方法的实施方案的任一个中，如果第一层包括形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，则该至少一个第一电极和该至少一个第二电极的外表面固有地成为相对应的第一层的第一主表面或第二主表面的一部分。
在本公开的可变形膜、力感测电容器元件及其制备方法的实施方案的任一个中，如果第二层包括至少一个第二电极，该之至少一个第二电极与第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触，则该至少一个第二电极的外表面固有地成为对应的第二层的第一主表面或第二主表面的一部分。在本公开的可变形膜、力感测电容器元件及其制备方法的实施方案的任一个中，如果第二层包括形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，则该至少一个第一电极和该至少一个第二电极的外表面固有地成为对应的第二层的第一主表面或第二主表面的一部分。
在本公开的可变形膜、力感测电容器元件及其制备方法的实施方案的任一个中，第一排布结构的多个第一结构的第一表面和第二表面可彼此相对，即具有相对的第一表面和第二表面。在本公开的可变形膜、力感测电容器元件及其制备方法的实施方案的任一个中，第二排布结构的多个第二结构的第一表面和第二表面可彼此相对，即具有相对的第一表面和第二表面。
选择的本公开实施方案包括但不限于以下：
在第一实施方案中，本公开提供了一种可变形膜，该可变形膜包括：
第一层，该第一层具有第一主表面和第二主表面；
第二层，该第二层具有第一主表面和第二主表面；
第三层，该第三层具有第一主表面和第二主表面，并且插置在第一层的第二主表面和第二层的第二主表面之间；
第一排布结构，该第一排布结构包括多个第一结构及对应的第一空隙区域，并且该第一排布结构插置在第一层的第二主表面和第三层的第一主表面之间，其中每个第一结构具有第一表面和第二表面，该第一表面面向第一层的第二主表面，该第二表面面向第三层的第一主表面；和
第二排布结构，该第二排布结构包括多个第二结构以及对应的第二空隙区域，并且该第二排布结构插置在第二层的第二主表面和第三层的第二主表面之间，其中每个第二结构具有第一表面和第二表面，该第一表面面向第二层的第二主表面，该第二表面面向第三层的第二主表面；并且其中
i)多个第一结构中的约1％至约99％具有第一表面，该第一表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠，或者
ii)多个第一结构中的约1％至约99％具有第二表面，该第二表面各自沿可变形膜的厚度方向与多个第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠。
在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的可变形膜，其中第一结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约1％和约60％之间，并且第二结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约1％和约60％之间。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案或第二实施方案所述的可变形膜，其中第三层包含选自以下的材料：聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(亚乙基萘)、芳族聚酰胺聚合物、聚醚醚酮、聚醚砜、含氟聚合物、丙烯酸聚合物、聚酰亚胺、玻璃、硅氧烷、氯丁橡胶、异戊二烯橡胶、(乙烯丙烯二烯单体)橡胶、聚氨酯或环氧树脂。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三实施方案所述的可变形膜，其中第一结构或第二结构包含丙烯酸聚合物、硅氧烷、氯丁橡胶、异戊二烯橡胶、(乙烯丙烯二烯单体)橡胶、聚氨酯、含氟聚合物或环氧树脂。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四实施方案所述的可变形膜，其中第三层具有介于约5微米和约250微米之间的厚度。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第五实施方案所述的可变形膜，其中第一结构的高度和第二结构的高度介于约5微米和约1毫米之间。
在第七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案所述的可变形膜，其中多个第一结构的平均宽度和多个第二结构的平均宽度介于约5微米和约5毫米之间。
在第八实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第七实施方案所述的可变形膜，其中多个第一结构的平均宽度约等于多个第二结构的平均宽度。
在第九实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第七实施方案所述的可变形膜，其中多个第一结构的平均宽度比多个第二结构的平均宽度大至少25％。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第九实施方案所述的可变形膜，其中最近邻第一结构之间的平均距离和最近邻第二结构之间的平均距离介于约20微米和20毫米之间。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十实施方案所述的可变形膜，其中第一排布结构的第一结构按照包括一系列重复的位置网格的第一阵列进行布置。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十一实施方案所述的可变形膜，其中第二排布结构的第二结构按照包括一系列重复的位置网格的第二阵列进行布置。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十二实施方案所述的可变形膜，其中第一重复的位置网格和第二重复的位置网格相差非零偏角。
在第十四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十三实施方案所述的可变形膜，其中偏角介于约10度和80度之间。
在第十五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十四实施方案所述的可变形膜，其中第一排布结构的第一结构和第二排布结构的第二结构中的至少一者按照至少部分随机的结构位置布置方式进行布置。
在第十六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十五实施方案所述的可变形膜，其中第一结构的体形状和第二结构的体形状选自以下中的至少一种：圆柱体、椭圆柱、棱锥、截棱锥、平行六面体、穹顶、截顶穹顶、球体、截球体、椭球体、截顶椭球体、棱柱和楔形体。
在第十七实施方案中，本发明提供了一种力感测电容器元件，该力感测电容器元件包括：
根据第一实施方案至第十六实施方案中任一项所述的可变形膜；
至少一个第一电极，该至少一个第一电极嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触；和
至少一个第二电极，该述至少一个第二电极嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的一者邻近或接触。
在第十八实施方案中，本公开提供了根据第十七实施方案所述的力感测电容器元件，其中至少一个第一电极包括多个第一电极。
在第十九实施方案中，本公开提供了根据第十七实施方案或第十八实施方案所述的力感测电容器元件，其中至少一个第二电极包括多个第二电极。
在第二十实施方案中，本发明提供了一种力感测电容器元件，该力感测电容器元件包括：
根据第一实施方案至第十六实施方案中任一项所述的可变形膜；和
形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对嵌入在第一层内或者与第一层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，其中至少一个第一电极和至少一个第二电极中的每个由间隙隔开。
在第二十一实施方案中，本公开提供了根据第二十实施方案所述的力感测电容器元件，该力感测电容器元件还包括第三电极。
在第二十二实施方案中，本公开提供了根据第二十一实施方案所述的力感测电容器元件，其中第三电极嵌入在第二层内或者与第二层的第一主表面和第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且其中第三电极沿力感测电容器元件的厚度方向与至少一个第一电极和至少一个第二电极重叠。
在第二十三实施方案中，本公开提供了根据第十七实施方案至第二十二实施方案所述的力感测电容器元件，该力感测电容器元件还包括电容测量电路，其中至少一个第一电极和至少一个第二电极连接至电容测量电路并且电容测量电路被构造成用于测量至少一个第一电极和至少一个第二电极之间的电容。
在第二十四实施方案中，本公开提供了根据第二十二实施方案所述的力感测电容器元件，该力感测电容器元件还包括电容测量电路，其中至少一个第一电极、至少一个第二电极和第三电极连接至电容测量电路并且电容测量电路被构造成用于测量至少一个第一电极和第三电极之间的电容以及至少一个第二电极和第三电极之间的电容。
在第二十五实施方案中，本公开提供了根据第二十实施方案至第二十四实施方案所述的力感测电容器元件，其中至少一个第一电极包括多个第一电极。
在第二十六实施方案中，本公开提供了根据第二十实施方案至第二十五实施方案所述的力感测电容器元件，其中至少一个第二电极包括多个第二电极。
在第二十七实施方案中，本公开提供了一种电子设备，该电子设备包括根据第十七实施方案至第二十六实施方案中任一项所述的力感测电容器元件。
在第二十八实施方案中，本公开提供了一种触摸屏显示器，该触摸屏显示器包括根据第十七实施方案至第二十六实施方案中任一项所述的力感测电容器元件。
实施例：
建立多个可变形膜的实施方案，其中用于第一结构的第一排布结构和第二结构的第二排布结构的阵列以及两种排布结构的空间构型如下所述。第一结构的第一排布结构和第二结构的第二排布结构均被限定为结构的正方形网格阵列，各自具有300微米的相同间距，即最近邻特征结构的质心之间的距离。将两个阵列对准，由此使得它们重叠，即每个第一排布结构的第一结构沿可变形膜的厚度方向与第二排布结构的第二结构对准。第二结构的阵列内的旋转轴的位置被随机选择为随机选择的正方形网格阵列的一个正方形的中心。然后将第二结构的第二排布结构相对于第一结构的第一排布结构偏置即旋转45度，以获得期望的空间构型。然后使用第一结构的尺寸的变化改变填充因数，并且第一结构与至少一个第二结构重叠的比例通过观察来确定。
第一结构的第一排布结构和第二结构的第二排布结构均被限定为圆柱体结构的正方形网格阵列，各自具有300微米的相同间距，即最近邻特征结构的质心之间的距离。通过选择圆柱体作为第一结构和第二结构的形状，所有第一结构和第二结构的第一表面和第二表面的形状均为圆形。通过改变第一结构和第二结构的圆柱体的直径，可改变填充因数。通过改变第一结构的第一排布结构和第二结构的第二排布结构中的一者或两者的填充因数，可计算第一结构的第一表面或第二表面沿可变形膜的厚度方向与第二结构的第一表面中的一者或多者或第二表面中的一者或多者重叠的分数值。在该模型中，由于第一结构和第二结构均为圆柱体，因此结果不因选择用于计算沿可变形膜的厚度方向与结构重叠的第一结构的第一表面和第二表面以及第二结构的第一表面和第二表面而改变。第一结构的圆柱体直径、第一结构的填充因数、第二结构的圆柱体直径、第二结构的填充因数以及第一结构与至少一个第二结构重叠的比例的计算结果的变化在表1中示出。实施方案2、实施方案7和实施方案11分别对应于图3A、图3B和图3C所示的可变形膜。
表1.
表1列出了多个第一结构和多个第二结构中的每个的详细信息、它们的排布结构以及它们重叠的排布结构之间的关系。第一结构和第二结构可施加至第三层的每个侧面，该第三层可为平面基板(在本文中也称作中心腹板)诸如PET、PEN或聚酰亚胺。结构的宽度例如直径可为例如至少约25微米、至少约50微米、至少约75微米、至少约100微米或甚至至少约125微米。第一结构和第二结构可由例如橡胶材料(例如，硅氧烷、EPDM、异戊二烯、氯丁橡胶)形成。第一结构和第二结构可具有例如至少25微米、至少50微米、至少75微米、至少100微米、至少125微米或甚至至少150微米的高度。结构可通过模塑、压印、刻绘、烧蚀或印刷(例如，喷墨印刷、丝网印刷、孔版印刷)施加至中心腹板上。中心腹板及其上形成的第一结构和第二结构可结合到第一层和第二层，该第一层和第二层可均为平面基板，如图1和图2所示。如本文所述，电极可施加至可变形膜的各层上。

Claims (28)

1.一种可变形膜，所述可变性膜包括：
第一层，所述第一层具有第一主表面和第二主表面；
第二层，所述第二层具有第一主表面和第二主表面；
第三层，所述第三层具有第一主表面和第二主表面，并且插置在所述第一层的所述第二主表面和所述第二层的所述第二主表面之间；
第一排布结构，所述第一排布结构包括多个第一结构以及对应的第一空隙区域，并且所述第一排布结构插置在所述第一层的所述第二主表面和所述第三层的所述第一主表面之间，其中每个所述第一结构具有第一表面和第二表面，所述第一表面面向所述第一层的所述第二主表面，所述第二表面面向所述第三层的所述第一主表面；和
第二排布结构，所述第二排布结构包括多个第二结构以及对应的第二空隙区域，并且所述第二排布结构插置在所述第二层的所述第二主表面和所述第三层的所述第二主表面之间，其中每个第二结构具有第一表面和第二表面，所述第一表面面向所述第二层的所述第二主表面，所述第二表面面向所述第三层的所述第二主表面；并且其中
i)所述多个第一结构中的约1％至约99％具有第一表面，所述第一表面各自沿所述可变形膜的厚度方向与所述多个第二结构的所述第一表面中的一者或多者或者所述第二表面中的一者或多者重叠，或者
ii)所述多个第一结构中的约1％至约99％具有第二表面，所述第二表面各自沿所述可变形膜的厚度方向与所述多个第二结构的所述第一表面中的一者或多者或者所述第二表面中的一者或多者重叠。
2.根据权利要求1所述的可变形膜，其中所述第一结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约1％和约60％之间，并且所述第二结构的第一填充因数和第二填充因数中的至少一者介于约1％和约60％之间。
3.根据权利要求1或2所述的可变形膜，其中所述第三层包含选自以下的材料：聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(亚乙基萘)、芳族聚酰胺聚合物、聚醚醚酮、聚醚砜、含氟聚合物、丙烯酸聚合物、聚酰亚胺、玻璃、硅氧烷、氯丁橡胶、异戊二烯橡胶、(乙烯丙烯二烯单体)橡胶、聚氨酯或环氧树脂。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可变形膜，其中所述第一结构或所述第二结构包含丙烯酸聚合物、硅氧烷、氯丁橡胶、异戊二烯橡胶、(乙烯丙烯二烯单体)橡胶、聚氨酯、含氟聚合物或环氧树脂。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的可变形膜，其中所述第三层具有介于约5微米和约250微米之间的厚度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的可变形膜，其中所述第一结构的高度和所述第二结构的高度介于约5微米和约1毫米之间。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的可变形膜，其中所述多个第一结构的平均宽度和所述多个第二结构的平均宽度介于约5微米和约5毫米之间。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的可变形膜，其中所述多个第一结构的所述平均宽度约等于所述多个第二结构的所述平均宽度。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的可变形膜，其中所述多个第一结构的所述平均宽度比所述多个第二结构的所述平均宽度大至少25％。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的可变形膜，其中最近邻第一结构之间的平均距离和最近邻第二结构之间的平均距离介于约20微米和20毫米之间。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的可变形膜，其中所述第一排布结构的所述第一结构按照包括一系列重复的位置网格的第一阵列进行布置。
12.根据权利要求11所述的可变形膜，其中所述第二排布结构的所述第二结构按照包括一系列重复的位置网格的第二阵列进行布置。
13.根据权利要求12所述的可变形膜，其中所述第一重复的位置网格和所述第二重复的位置网格相差非零偏角。
14.根据权利要求13所述的可变形膜，其中所述偏角介于约10度和80度之间。
15.根据权利要求1-10中任一项所述的可变形膜，其中所述第一排布结构的所述第一结构和所述第二排布结构的所述第二结构中的至少一者按照至少部分随机的结构位置布置方式进行布置。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的可变形膜，其中所述第一结构的体形状和所述第二结构的体形状选自以下中的至少一种：圆柱体、椭圆柱、棱锥、截棱锥、平行六面体、穹顶、截顶穹顶、球体、截球体、椭球体、截顶椭球体、棱柱和楔形体。
17.一种力感测电容器元件，所述力感测电容器元件包括：
根据权利要求1-16中任一项所述的可变形膜；
至少一个第一电极，所述至少一个第一电极嵌入在所述第一层内或者与所述第一层的所述第一主表面和所述第二主表面中的一者邻近或接触；和
至少一个第二电极，所述至少一个第二电极嵌入在所述第二层内或者与所述第二层的所述第一主表面和所述第二主表面中的一者邻近或接触。
18.根据权利要求17所述的力感测电容器，其中所述至少一个第一电极包括多个第一电极。
19.根据权利要求17或18所述的力感测电容器，其中所述至少一个第二电极包括多个第二电极。
20.一种力感测电容器元件，所述力感测电容器元件包括：
根据权利要求1-16中任一项所述的可变形膜；和
形成至少一个电极对的至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述至少一个电极对嵌入在所述第一层内或者与所述第一层的所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者邻近或接触，其中所述至少一个第一电极和所述至少一个第二电极中的每个由间隙隔开。
21.根据权利要求20所述的力感测电容器元件，还包括第三电极。
22.根据权利要求21所述的力感测电容器元件，其中所述第三电极嵌入在所述第二层内或者与所述第二层的所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者邻近或接触，并且所述第三电极沿所述力感测电容器元件的厚度方向与所述至少一个第一电极和所述至少一个第二电极重叠。
23.根据权利要求17-22中任一项所述的力感测电容器元件，还包括电容测量电路，其中所述至少一个第一电极和所述至少一个第二电极连接至电容测量电路，并且所述电容测量电路被构造成用于测量所述至少一个第一电极和所述至少一个第二电极之间的电容。
24.根据权利要求22所述的力感测电容器，还包括电容测量电路，其中所述至少一个第一电极、所述至少一个第二电极和所述第三电极连接至所述电容测量电路，并且所述电容测量电路被构造成用于测量所述至少一个第一电极和所述第三电极之间的电容，以及所述至少一个第二电极和所述第三电极之间的电容。
25.根据权利要求20-24中任一项所述的力感测电容器，其中所述至少一个第一电极包括多个第一电极。
26.根据权利要求20-25中任一项所述的力感测电容器，其中所述至少一个第二电极包括多个第二电极。
27.一种电子设备，所述电子设备包括根据权利要求17-26中任一项所述的力感测电容器元件。
28.一种触摸屏显示器，所述触摸屏显示器包括根据权利要求17-26中任一项所述的力感测电容器元件。
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