[发明专利]致动器设备和致动器设备的阵列

说明书

致动器设备包括响应于应用到所述设备的驱动信号而变形的EAP结构，设备输出是根据EAP结构的移动导出的。使用延迟布置，使得来自所述设备的机械输出未针对应用的驱动信号的第一范围或类型被生成，并且所述设备输出针对应用的驱动信号的第二范围或类型被生成。该设备例如尤其适于用在被动矩阵系统中。

技术领域

本发明涉及致动器设备及其使用，所述设备利用能够示出如驱动响应曲线的阈值的活性材料。

本发明还涉及包括多个这样的设备(这样的设备的阵列)的系统、驱动这样的系统的方法和计算机程序产品。

背景技术

电或光活性材料是当利用合适的控制信号电学地或光学地驱动时示出机械变形的材料。这些材料的特定种类还呈现相反效应，即它们当经受机械变形时能够提供电学或光学信号。以上效应发生的精确机制取决于选择的材料，并且在一些情况下也取决于将它们嵌入设备的方式。由于以上效应，这些材料的大多数常见应用是在致动器和/或传感器中。

电活性聚合物(EAP)和光活性聚合物(OAP)是新兴的材料种类。它们对将其有利的致动响应性质与多个有利的工程性质进行性组合，从而允许在新应用领域中使用。因此，例如相比于常见的其他机械致动器或基于无机EAM的致动器，EAP通常在小体积或薄形式因子中呈现相对大的变形和力。EAP还给出无噪声操作、准确的电学控制、快速的响应、和具有大范围的可能致动频率(诸如0–20kHz)的高分辨率和周期致动的可能性。 OAP提供了其他优点。并且所有这些性质和优点伴随使用完善的方法轻松制造成各种形状，从而允许轻松地集成到各种系统中。

EAP和OAP可以特别地有利地使用在其中期望部件或特征的少量的移动的任何应用中。类似地，技术可以被用于感测小移动。

作为EAP设备操作的范例，图1和图2示出了基于EAP的设备的两个可能操作模式。设备包括被夹在EAP层14的相对侧上的电极10、12之间的EAP层14。尽管在图1中EAP层是自由可移动的，但是在图2中全部EAP层和其电极与一层侧夹到支持载体层16。应用在电极10和12上面的电压差(驱动信号)被用于提供EAP层上面的电场以使得EAP层在如所示的所有方向上扩张。尽管在图1中由于层自由地悬停这导致EAP层的变形，但是由于由夹住造成的运动的受限的自由度，图2中的相同致动导致设备的弯曲。使用设备工程设计，在EAP层的致动后(即，在设备的驱动后)，可以调用大量的设备输出。因此，为了获得如所示的围绕轴的非对称曲线，可以例如应用分子取向(薄膜伸展)，这迫使一个方向上的移动。在一个方向上的扩张可以由EAP层的不对称引起，或其可以由载体层的性质的不对称引起，或两者的组合。

基于EAP或OAP的设备(如图1和图2的那些设备)通常是模拟设备，其意味着驱动器对输出响应曲线是连续的曲线。因此，除零电平/强度信号外的任何信号将导致致动输出。然而，一些应用(例如，这样的设备的矩阵阵列)中的期望和有用性质是给予提供仅高于某个阈值驱动的输出效应的设备。

发明内容

本发明的目标是定义可以基于驱动基于电活性或光电活性材料的致动布置提供致动输出的设备，其中，所述设备具有如驱动-输出响应行为的阈值。另一目标是提供包括多个这样的设备的系统和驱动这样的系统的方法。

这些和其他目标由如独立权利要求定义的本发明至少部分地实现。从属权利要求提供有利的范例或实施例。

根据本发明，定义一种用于响应于驱动信号而提供致动输出的设备，所述设备包括：

-致动布置，其用于提供机械致动，所述致动布置包括可以基于将驱动信号应用到所述致动布置，从而引起所述机械致动变形的活性材料(20)，所述致动输出取决于所述机械致动。

致动输出意味着力、压力或移动/撞击类型的输出中的一个或多个。所述机械致动可以是力和/或应力和/或撞击/移动。所述机械致动引起所述致动布置的所述响应并且基于所述活性材料的特性以当驱动信号被应用到所述致动布置时允许或调用(生成)其自己的变形(尺寸和/或形状中的改变)。