CN101384978A - 具有激活方向的编码的数据输入装置 - Google Patents

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CN101384978A CN200780005233.9A CN200780005233A CN101384978A CN 101384978 A CN101384978 A CN 101384978A CN 200780005233 A CN200780005233 A CN 200780005233A CN 101384978 A CN101384978 A CN 101384978A
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Abstract

一种数据输入装置，包括：第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括第一集电极和从所述第一集电极延伸的第一多个指状电极，所述第二电极结构包括第二集电极和从所述第二集电极延伸的第二多个指状电极，所述第一和第二电极结构在第一承载层上设置成使得在所述数据输入装置的有源区中，所述第一多个指状电极在所述第二多个指状电极之间以相互交叉的设置延伸。该装置还包括至少一个分流元件，其设置于所述数据输入装置的所述有源区中在第二承载层上，与所述第一和第二多个指状电极的所述相互交叉的设置成面对关系，使得如果响应于作用在该数据输入装置上的力，所述第一和第二承载层被压到一起，则所述至少一个分流元件在所述第一和所述第二多个指状电极的各个相邻指状电极之间建立电接触。根据本发明，所述第一电极结构、第二电极结构或分流元件中的至少一个包括具有不同电阻的至少一个系列的电阻贴片，所述至少一个系列的所述电阻贴片按电阻增加的顺序沿所述有源区设置成使得，如果输入装置的激活沿所述系列的电阻贴片单调地传播，则该第一电极结构和该第二电极结构的各个端子之间的电阻单调地变化。

Description

具有激活方向的编码的数据输入装置
技术领域
本发明总体涉及用于输入数据到电子装置中的输入装置，该电子装置例如用于电信、消费电子产品、白色货物或汽车市场。本发明更具体地涉及具有激活方向的编码的数据输入装置，诸如光标控制装置、方向编码器或触垫。
背景技术
存在对诸如滚轮(scroller)、操纵杆或触垫的低成本输入装置的增长的市场需求。当需要探测操作员的激活方向(滚动方向)时，实际的解决方案通常利用数个数字的或模拟的采集通道。该装置从而需要使用复杂的脉冲电子产品，以确定输入装置的激活方向。此外，使用数个复用的采集通道意味着用于输入装置的相对高数量的连接，这提高了用于驱动器电子产品和与输入装置的连接的整体复杂性和成本。
发明内容
本发明的目的是提供具有激活方向编码的数据输入装置，其容许成本削减和使用较不复杂的电子产品。
为了克服上述问题，本发明涉及一种数据输入装置，包括：第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括第一集电极和从所述第一集电极延伸的第一多个指状电极，所述第二电极结构包括第二集电极和从所述第二集电极延伸的第二多个指状电极，所述第一和第二电极结构在第一承载层上设置成使得在所述数据输入装置的有源区中，所述第一多个指状电极在所述第二多个指状电极之间以相互交叉的设置延伸。该装置还包括至少一个分流元件，其设置于所述数据输入装置的所述有源区中在第二承载层上，与所述第一和第二多个指状电极的所述相互交叉的设置成面对关系，使得如果响应于作用在该数据输入装置上的力，所述第一和第二承载层被压到一起，则所述至少一个分流元件在所述第一和所述第二多个指状电极的各个相邻指状电极之间建立电接触。根据本发明，所述第一电极结构、第二电极结构或分流元件中的至少一个包括具有不同电阻的至少一个系列的电阻贴片，所述至少一个系列的所述电阻贴片按电阻单调地变化的顺序(即按电阻增加或降低的顺序)沿所述有源区设置成使得，如果输入装置的激活沿所述至少一个系列的电阻贴片的所述电阻贴片单调地传播，则该第一电极结构和该第二电极结构的各个端子之间的电阻以取决于激活的传播方向的预定的和独特的方式变化。
本发明从而提出一种触垫式输入装置，其中，通过电极结构的电路中的一系列电阻贴片无源地编码关于激活方向的信息。通过在输入装置的输出端子处的动态电阻测量简单地获得关于沿激活区的激活点的移动的信息。与已知现有技术的装置相比，不需要复杂的脉冲评估电路来获得所需的方向信息。
应当注意，电阻贴片可以例如设置和配置成使得，如果输入装置的激活沿所述系列的电阻贴片单调地传播，则各个端子之间的电阻随传播单调地变化，或各个端子之间的电阻与时间的关系(或传播)曲线图显示具有单调地变化的幅度的一系列峰。
在优选实施例中，数据输入装置包括多个系列的电阻贴片，其中，所述多个系列的电阻贴片沿该有源区一个接一个地设置成使得，如果该输入装置的恒定的局部激活沿所述多个系列的电阻贴片单调地传播，则该第一电极结构和该第二电极结构的各个端子之间的电阻基本以非对称的锯齿状方式变化。此实施例使得能够利用每个系列的电阻贴片中的有限范围的不同的电阻值探测大的有源区上的激活方向。
应当注意，锯齿状结构的单独的齿相对于它们的最大值应当是非对称的，以便相反的激活方向是可区别的。熟练的人员还应当理解，电阻与时间关系(或传播)曲线图的“基本锯齿状”的形状的表达不限于其中单独的齿的上升和/或下降沿由单条直线形成的曲线图。实际上，虽然可能将电阻贴片配置和设置成使得单独的齿由连续的和直的或平滑地弯曲的线形成，但是更普通的配置会导致其中整个锯齿结构的单独的边沿可以含有不连续和/或扭折(kink)的电阻曲线图。为了能够探测激活方向，重要的是，当视作整体时，曲线图具有非对称的锯齿状形状。
最后应当注意，在本发明的优选实施例中，两个或更多个系列的电阻贴片可以具有单独的配置，以便可以相互区别。这可以通过电阻贴片的不同组合构成的不同系列或通过系列内单独的电阻贴片的不同设置(例如相邻电阻贴片之间的距离)实现。具有单独不同系列的电阻贴片的该实施例导致具有整体锯齿状形状的电阻曲线图，其中，锯齿状结构的单独的齿具有不同的形状。该实施例从而容许探测(通过电阻变化的行为)激活当前横过单独系列的电阻贴片中的哪个传播。除激活方向的探测外，该数据输入装置还使得能够粗略探测传播的激活的位置。
在输入装置的一种变形中，所述分流元件包括所述至少一个系列的电阻贴片，并且其中，在相邻指状电极之间建立的所述电接触经由所述电阻材料的贴片建立。在另一变形中，所述第一电极结构包括所述至少一个系列的电阻贴片，并且其中，所述第一电极结构的该指状电极的至少一部分经由所述电阻贴片中的一个连接到所述第一电极结构的所述集电极。
为了提供具有不同电阻的电阻贴片，可能使用不同的电阻材料用于贴片。然而，在更优选的实施例中，所述至少一个系列的电阻贴片中的所述电阻贴片由相同的电阻材料制成，并且该电阻贴片具有不同的尺寸，即，通过使所述电阻贴片合适地形成所需的尺寸来获得单独的电阻贴片的不同的电阻。
在本发明的可能的实施例中，所述第一或第二集电极中的一个包括在所述第二集电极的端子之间连接的电阻材料的条带，并且其中，各个多个指状电极的所述指状电极的至少一部分从所述电阻材料的条带延伸。该输入装置可以以平行于作为线性电位计的电阻条带的方向操作，使得能够确定此方向上的激活点的位置。
应当注意，可以以宽广范围的不同形状制造根据本发明的输入装置。例如，对于直线滚动垫，所述第一和第二电极结构优选地具有细长的直线形式，使得输入装置的所述有源区具有对应的直线形式。然而，如果需要具有环形有源区的输入装置，则第一和第二电极结构是匹配环形段的形式。
在本发明的优选实施例中，所述电阻材料是压敏材料，使得在相邻指状电极之间建立的该电接触的电阻取决于作用在该输入装置上的压力。该输入装置不仅使得能够探测激活点的移动方向，而且使得能够探测激活力。应当注意，应当选择电阻贴片的电阻以便与由压敏材料引起的压力依赖的电阻显著不同。在此情况下，可以容易地分析该压敏滚动装置的响应函数(其包括不同电阻值的组合)并推断单独的电阻值。如果例如电阻值显著小于压力依赖的电阻，则响应函数总体示出了对应于压敏电阻的响应函数的曲线图，其由多个系列的电阻贴片的总体锯齿状响应调制。
应当注意，根据本发明的数据输入装置优选地配置成箔式开关元件，其中，所述第一和第二承载层包括弹性承载箔并且通过间隔层以某一距离设置所述第一和第二承载层，所述间隔层在该数据输入装置的有源区的区域中包括至少一个断电器。熟练的人员会理解，可以通过合适地配置承载箔的弹性性质、间隔层的厚度和/或间隔层的断电器的尺寸来容易地调整该传感器的开启阈值，即用于在电极结构和分流元件之间建立接触所需的最小力。
附图说明
本发明将从参照附图的数个非限制性的实施例的下述描述变得更清楚，其中
图1示出了箔式输入装置的横截面；
图2示出了细长直线输入装置的第一实施例的分流元件和电极结构的顶视图；
图3示出了细长直线输入装置的第二实施例的电极结构的顶视图；
图4示出了如图2或3中所示的输入装置的响应函数的大体形状；
图5示出了环形输入装置的实施例的分流元件和电极结构的顶视图；
图6示出了对于沿一个轴的位置探测的细长直线输入装置的实施例的分流元件和电极结构的顶视图；
图7示出了对于位置探测的环形输入装置的实施例的分流元件和电极结构的顶视图；
图8示出了其中的电阻贴片由压敏材料制成的输入装置的响应函数的大体形状；
图9示出了其中系列的电阻贴片相互不同的输入装置的响应函数的大体形状。
具体实施方式
图1总体示出了箔式输入装置10的横截面。输入装置包括第一和第二承载层12和14，它们通过间隔层16以某一距离设置。间隔层16在输入装置10的有源区20的区域中包括至少一个断电器18。
在有源区20中，第一电极结构和第二电极结构施加于第一承载箔12的内表面上，第一电极结构包括第一集电极22和从所述第一集电极22延伸的第一多个指状电极24，第二电极结构包括第二集电极26和从所述第二集电极26延伸的第二多个指状电极28。电极结构设置成使得在数据输入装置10的有源区20中，第一多个指状电极24在所述第二多个指状电极28之间以相互交叉的设置延伸(也参照图2)。
至少一个分流元件30设置在所述有源区20中在第二承载箔14的内表面上，与所述第一和第二多个指状电极24、28的所述相互交叉的设置成面对关系，使得如果响应于作用在数据输入装置上的力，所述第一和第二承载层被压到一起，则所述至少一个分流元件30在各个相邻指状电极24和28之间建立电接触。
图2示出了细长直线输入装置的第一实施例的分流元件和电极结构的顶视图。此实施例中，分流元件包括三个系列32、34及36的电阻贴片38，电阻贴片沿有源区20一个接一个地设置。一个系列的电阻贴片38按增大电阻的顺序沿所述有源区20设置。在示出的实施例中，每个电阻贴片包括电阻材料的条带，其施加于第二承载箔14的内表面(参照图1)，以便沿电极结构的相互交叉的指状物24和28法相地延伸。
应当注意，为了示例输入传感器的电元件的相对设置，图2描绘了分流元件和电极结构上的顶视图，没有承载箔。然而，熟练的人应当理解，在输入装置中，分流元件和电极结构位于不同的平面中，其例如由两个承载箔限定。
如果响应于局部地作用于输入装置上的力，承载箔12和14(参照图1)被压到一起，则逆下面的指状物压激活区位附近的电阻贴片38并且经由此区域中相邻指状物24和28之间的电阻贴片或条带建立电接触。此电接触的电阻取决于指状物和电阻条带之间的接触电阻及电阻条带的内阻。因而，电极结构的端子40和42的电阻取决于针对系列的不同贴片38的激活的区位并且如果输入装置的恒定的局部激活沿所述多个系列的电阻贴片单调地传播，则第一电极结构和第二电极结构的各个端子之间的电阻以总体上锯齿状方式变化。图4中总体示例了响应函数44的该大体形状。
图3中示出了细长直线输入装置的第二实施例的电极结构的顶视图。此实施例中，第一电极结构包括具有不同电阻的多个系列的电阻贴片，电阻贴片设置成使得所述第一电极结构的指状电极24的部分经由所述电阻贴片38连接到第一电极结构的集电极22。如同先前描述的实施例，每个系列的电阻贴片38按增大电阻的顺序沿所述有源区设置成使得，如果输入装置的激活沿所述系列电阻贴片单调地传播，则第一电极结构和第二电极结构的各个端子40和42之间的电阻以取决于激活的传播方向的预定的和独特的方式(例如单调地)变化。
该输入装置的分流元件30不必由许多单独的分流贴片构成，而可以包括施加于第二承载箔14上并基本在整个有源区以上延伸的简单的传导或电阻层。
图5示出了具有环形有源区的方向编码器的实施例。除电极结构(22、24)和(26、28)作为匹配环形结构形成外，此输入装置的配置总体类似于图2中所示的输入装置的配置。应当理解，于此描述的直线和环形实施例仅构成输入装置配置的非限制性范例，并且通过合适地整形电极结构和分流元件，可以实现任何期望的配置。
应当注意，如以上参照图2、3或5描述的简单的方向编码器仅需要连接两个端子到关联的电子产品。与此对照，所有现有技术方向编码器需要至少三个连接。还应当理解，对于所有这些实施例，分流元件可以包括压敏材料而不是简单的电阻材料，使得在相邻的指状电极之间建立的电接触的电阻取决于作用于输入装置上的压力。该输入装置不仅使得能够探测激活点的移动方向，而且使得能够探测激活力，并且这不增加所需的连接。
应当注意，应当将电阻贴片的电阻选择成与由压敏材料引起的压力依赖的电阻显著不同。在此情况下，可以容易地分析该压敏滚动装置的响应函数(其包括不同电阻值的组合)并推断单独的电阻值。如果例如电阻值显著小于压力依赖的电阻，则响应函数总体示出了对应于压敏电阻的响应函数46的曲线图，其由多个系列的电阻贴片的锯齿状响应48、50调制。图8中作为时间的函数示意性地描绘了具有变化的强度的移动激活的该响应函数。如在放大部分52中示意性地示例的，利用取决于激活点的移动方向的锯齿状图案48或50调制压敏电阻的响应函数46。
图6和7示出了输入装置的实施例，其中，所述第一或第二集电极中的一个，例如集电极26，包括在第二集电极26的端子42和42’之间连接的至少一个电阻材料的条带。在此情况下，各个多个指状电极的指状电极28从所述电阻材料的条带26延伸。该输入装置可以以平行于作为线性电位计的电阻条带的方向操作，使得能够确定此方向上的激活点的位置。实际上，如果电压差施加于集电极26的端子42和42’，则在集电极22的端子40处的输出电压取决于激活点相对于电阻条带的位置。输入装置从而形成某种分压器或线性电位计，其中，在端子40上读取的电压取决于第一和第二电极结构通过分流元件30进行接触的区位。
因而，图6和7的输入装置不仅容许确定激活点的移动方向，而且容许在沿第二集电极26的方向上定位激活点。这些输入装置从而构成触垫装置，其仅需要连接三个端子到关联的电子产品。与此对照，所有现有技术的触垫装置需要至少四个连接。
还应当理解，关于上述方向编码器，分流元件可以包括压敏材料而不是简单的电阻材料，使得相邻指状电极之间建立的电接触的电阻取决于作用在输入装置上的压力。
最后，熟练的人员会理解，在输入装置的可能的实施例中，两个或更多个系列的电阻贴片可以具有单独的配置，以便可以相互区别。这可以通过电阻贴片的不同组合构成的不同系列或通过系列内单独的电阻贴片的不同设置(例如相邻电阻贴片之间的距离)实现。具有单独地不同的系列的电阻贴片的该实施例导致整体锯齿状形状的电阻曲线图，其中，锯齿状结构的单独的齿具有不同的形状。图9中总体示例了响应函数的该形状。输入装置的该实施例从而容许探测(通过电阻改变的行为)激活当前横过单独的系列的电阻贴片中的哪个传播，并且从而使得能够探测传播的激活的位置。
如果将此实施例与图6中所示的输入装置组合，则配置输入装置是可能的，其使得能够沿两个不同的轴探测位置。换句话说，通过合适地配置图6中所示的装置的不同系列的电阻贴片，提供只具有三个端子的x-y触垫是可能的。
参考数字列表
10                 箔式输入装置
12、14             第一和第二承载层
16                 间隔层
18                 断电器
20                 有源区
22                 第一集电极
24、28             指状电极
26                 第二集电极
30                 分流元件
32、34、36         系列电阻元件
38                 电阻贴片
40、42、42’       端子
44、46             响应函数
48、50             锯齿状图案
52                 放大部分

Claims (11)

1、一种数据输入装置，包括：
第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括第一集电极和从所述第一集电极延伸的第一多个指状电极，所述第二电极结构包括第二集电极和从所述第二集电极延伸的第二多个指状电极，所述第一和第二电极结构在第一承载层上设置成使得在所述数据输入装置的有源区中，所述第一多个指状电极在所述第二多个指状电极之间以相互交叉的设置延伸，
以及至少一个分流元件，设置于所述数据输入装置的所述有源区中在第二承载层上，与所述第一和第二多个指状电极的所述相互交叉的设置成面对关系，使得如果响应于作用在该数据输入装置上的力，所述第一和第二承载层被压到一起，则所述至少一个分流元件在所述第一和所述第二多个指状电极的各个相邻指状电极之间建立电接触；
其特征在于，所述第一电极结构、第二电极结构或分流元件中的至少一个包括具有不同电阻的至少一个系列的电阻贴片，所述至少一个系列的所述电阻贴片按电阻单调地变化的顺序沿所述有源区设置成使得，如果输入装置的激活沿所述系列的电阻贴片单调地传播，则该第一电极结构和该第二电极结构的各个端子之间的电阻以取决于激活的传播方向的独特的方式变化。
2、根据权利要求1所述的数据输入装置，包括多个系列的电阻贴片，其中，所述多个系列的电阻贴片沿该有源区一个接一个地设置成使得，如果该输入装置的恒定的局部激活沿所述多个系列的电阻贴片单调地传播，则该第一电极结构和该第二电极结构的各个端子之间的电阻基本以非对称的锯齿状方式变化。
3、根据权利要求2所述的输入装置，其中，所述多个系列的电阻贴片中的至少两个具有单独的配置，以便可相互区别，使得锯齿状电阻曲线图的单独的齿具有不同的形状。
4、根据权利要求1至3中的任一项所述的输入装置，其中，所述分流元件包括所述至少一个系列的电阻贴片，并且其中，在相邻指状电极之间建立的所述电接触是经由所述电阻材料的贴片建立。
5、根据权利要求1至4中的任一项所述的输入装置，其中，所述第一电极结构包括所述至少一个系列的电阻贴片，并且其中，所述第一电极结构的该指状电极的至少一部分经由所述电阻贴片中的一个连接到所述第一电极结构的所述集电极。
6、根据权利要求1至5中的任一项所述的输入装置，其中，所述至少一个系列的电阻贴片中的所述电阻贴片由相同的电阻材料制成，并且其中，该电阻贴片具有不同的尺寸。
7、根据权利要求1至6中的任一项所述的输入装置，其中，所述第一或第二集电极中的一个包括在所述第二集电极的端子之间连接的电阻材料的条带，并且其中，各个多个指状电极的所述指状电极的至少一部分从所述电阻材料的条带延伸。
8、根据权利要求1至7中的任一项所述的输入装置，其中，所述第一和第二电极结构具有细长的直线形式。
9、根据权利要求1至7中的任一项所述的输入装置，其中，所述第一和第二电极结构是匹配环形段的形式。
10、根据权利要求1至9中的任一项所述的输入装置，其中，所述电阻材料是压敏材料，使得在相邻指状电极之间建立的该电接触的电阻取决于作用在该输入装置上的压力。
11、根据权利要求1至10中的任一项所述的输入装置，其中，通过间隔层以一定的距离设置所述第一和第二承载层，所述间隔层在该数据输入装置的有源区的区域中包括至少一个断电器。
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