CN1475783A - 电阻型传感器 - Google Patents

电阻型传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN1475783A
CN1475783A CNA03147148XA CN03147148A CN1475783A CN 1475783 A CN1475783 A CN 1475783A CN A03147148X A CNA03147148X A CN A03147148XA CN 03147148 A CN03147148 A CN 03147148A CN 1475783 A CN1475783 A CN 1475783A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
electrode
switch
resistance
type sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA03147148XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1245612C (zh
Inventor
�������ɭ
森本英夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitta Corp
Original Assignee
Nitta Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitta Corp filed Critical Nitta Corp
Publication of CN1475783A publication Critical patent/CN1475783A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1245612C publication Critical patent/CN1245612C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32Means for saving power
    • G06F1/3203Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3234Power saving characterised by the action undertaken
    • G06F1/325Power saving in peripheral device
    • G06F1/3271Power saving in keyboard
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32Means for saving power
    • G06F1/3203Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3206Monitoring of events, devices or parameters that trigger a change in power modality
    • G06F1/3215Monitoring of peripheral devices
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30Monitoring
    • G06F11/3058Monitoring arrangements for monitoring environmental properties or parameters of the computing system or of the computing system component, e.g. monitoring of power, currents, temperature, humidity, position, vibrations
    • G06F11/3062Monitoring arrangements for monitoring environmental properties or parameters of the computing system or of the computing system component, e.g. monitoring of power, currents, temperature, humidity, position, vibrations where the monitored property is the power consumption
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30Monitoring
    • G06F11/3089Monitoring arrangements determined by the means or processing involved in sensing the monitored data, e.g. interfaces, connectors, sensors, probes, agents
    • G06F11/3093Configuration details thereof, e.g. installation, enabling, spatial arrangement of the probes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0338Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Switches With Compound Operations (AREA)

Abstract

本发明的电阻型传感器,通过对形成了感压电阻油墨、接地的位移电极和保持为电源电压Vcc的位移电极的FPC进行弯折,制造了可变接触电阻和复位开关为2层的传感单元。因此,在对操作按钮进行操作时,最初必定是位移电极与位移电极接触,一边维持位移电极与位移电极接触的状态,一边使可变接触电阻的电阻值发生变化。由此,能够可靠地检测对操作按钮进行操作的情况。

Description

电阻型传感器
技术领域
本发明涉及为了对从外部施加的力进行检测而使用的适当的电阻型传感器。
背景技术
电阻型传感器一般作为将由操作者施加的力的大小和方向转换为电信号的器件使用。例如,作为移动电话的输入装置,使用了作为所谓的操纵杆组装了用于进行多维方向的操作输入的电阻型传感器的装置。
对电阻型传感器而言,作为由操作者施加的力的大小,能够输入具有规定的动态范围的操作量。另外,电阻型传感器也可以作为能将所施加的力分解为各个方向的分量而进行检测的二维或三维传感器使用。
例如,在本案件申请人的特开平6-347350号公报中,公开了在一对电极之间夹着感压电阻的电阻型传感器中,根据在进行操作(从外部施加力)时两电极之间的电阻值变化检测该力的大小的技术。
而且,在这种电阻型传感器的电路中,由于无论对传感器有无操作,电流都在流动,所以总在消耗电力。因此,当对这种电阻型传感器的操作在长时间内不进行时,最好适当地停止在传感器电路中流过电流。
这里,例如若与微控制系统一起使用具有能够切换导通状态与关断状态的开关功能的输入装置,则经过规定时间未进行操作(未进行开关的切换)时,多半自动切换为尽量减少功耗的休眠模式(节电模式)。然后,在进行操作的时刻,休眠模式自动解除。还有,从这种输入装置的输出是电源电压附近的Hi电平和接地电位附近的Lo电平中的某一个信号,在进行操作时该输出从Lo电平切换成Hi电平,或者从Hi电平切换成Lo电平。即,在这种输入装置中,操作后的输出必定从操作前的状态跨越约为电源电压一半的阈值电压(threshold电压)而变化。因此,由于借助于监视这种输入装置的输出能够可靠地检测进行操作的情况,所以能够恰当地解除休眠模式。
这种电阻型传感器适合用作能够识别从外部施加的力的大小的器件(例如力传感器),但不适合用作具有切换2个不同的状态(例如导通状态或关断状态)的开关功能的器件。因此,将这种电阻型传感器作为具有向各方向的开关功能的器件组装在装置中时,难以直接利用该传感器,必须另外设置与各方向对应的开关功能。
另外,对这种电阻型传感器而言,依赖于从外部施加的力的大小,该传感器的输出往往不因跨越阈值电压而发生变化。因此,在这种电阻型传感器中,与上述的具有开关功能的输入装置一样,在经过规定时间也未进行操作时自动切换为休眠模式的场合,即使监视该传感器的输出,由于不能可靠地检测进行操作的情况,所以产生了不能恰当地解除休眠模式的问题。因此,在这种传感器中,在长时间不进行操作的场合也不能切换为休眠模式,白白地消耗电力。
发明内容
本发明的一个目的是提供可利用于识别各方向的力的大小的器件和具有开关功能的器件中的任何一种的电阻型传感器。
本发明的另一个目的是提供当与微型计算机控制系统一起使用时,能够借助于切换为休眠模式来减小功耗的电阻型传感器。
根据本发明的第1方面,具有:探测构件;与上述探测构件相向的第1电极;在上述探测构件与上述第1电极之间,与上述第1电极相向并且随着上述探测构件发生位移可以向靠近上述第1电极的方向发生位移的第2电极;在上述第1电极与上述第2电极之间配置的感压电阻;与上述探测构件相向的1个或多个第1开关用电极;以及在上述探测构件与上述第1开关用电极之间设置成与上述第1开关用电极相向、且与上述第1开关用电极隔离,同时随着上述探测构件发生位移能够与上述第1开关用电极接触的1个或多个第2开关用电极,根据检测对上述第1电极与上述第2电极之间的电阻值的变化,提供可以识别上述探测构件的位移的电阻型传感器。
根据这样的结构,由于可以借助于对第1电极与第2电极之间的电阻值的变化进行检测而识别探测构件的位移,所以能够识别从外部对探测构件施加的力的大小。另外,由于能够识别第1开关用电极与第2开关用电极有无接触,所以能够将其用作开关功能。因此,本发明的电阻型传感器能够用作具有将探测构件的位移(从外部对探测构件施加的力的大小)作为信号(模拟信号)进行输出的功能的器件和/或具有开关功能的器件。据此,该电阻型传感器具有作为也可以用作上述任何一种器件的复合器件的功能,无需为适应上述两种用途而重新制造。
另外,所谓“能够识别探测构件的位移”,与“能够识别从外部对探测构件施加的力”有大致相同的意义。另外,在利用本发明的传感器中包含的第1和第2开关用电极作为开关功能的场合,也可以仅仅用作能够完全独立于第1电极与第2电极之间的电阻值的变化来切换导通状态和关断状态的开关,也可以如第7方面所述,用作检测为改变第1电极与第2电极之间的电阻值而对探测构件进行的操作的复位开关。
另外,本发明的电阻型传感器还可以具有:对于上述第1电极在与上述第2电极相反的一侧配置、在其表面上设置了上述第1电极的第1基板;对于上述第2电极在与上述第1电极相反的一侧配置、在其表面上设置了上述第2电极的第2基板;对于上述第1开关用电极在与上述第2开关用电极相反的一侧配置、在其表面上设置了上述第1开关用电极的第1开关用基板;以及对于上述第2开关用电极在与上述第1开关用电极相反的一侧配置、在其表面上设置了上述第2开关用电极的第2开关用基板。按照这样的结构,由于可以在基板上设置第1和第2电极,以及第1和第2开关用电极,所以能够容易地将这些电极配置在恰当的位置,可以简化传感器的制造工序。
另外,本发明的电阻型传感器的上述第1和上述第2开关用电极可以被配置成在上述探测构件的位移方向与上述第1和上述第2电极重叠。按照这种结构,由于第1和第2开关用电极与第1和第2电极被配置成在探测构件的位移方向重叠(例如在上下方向形成2层),所以为设置该传感器中包含的各电极所必须的面积变得较小。据此,可以使传感器小型化。
另外,本发明的电阻型传感器的上述第1基板、上述第2基板、上述第1开关用基板和上述第2开关用基板可以是1个具有柔性的共同基板。按照这种结构,可以通过各电极被设置在1个共同基板上后,将该共同基板恰当地弯折制成传感器。因此,可以简化传感器的制造工序。另外,由于本发明的传感器的传感部构成为一体(单元化),所以即使变更传感器的外观及探测部,也能得到可以共同利用的传感部。还有,由于这时可以安装在例如形成了电路图形(布线)的电路基板上,所以能够不使该电路基板的有效布线面积减小。
另外,本发明的电阻型传感器的上述第1电极、上述第2电极、上述第1开关用电极和上述第2开关用电极的任何一个电极可以被设置在上述共同基板的一个面上。按照这种结构,由于各电极的任何一个都可以被设置在1个共同基板的一个面上,所以能够进一步简化传感器的制造工序,降低制造成本。
另外,本发明的电阻型传感器的上述第1和上述第2开关用电极可以被配置成比上述第1和上述第2电极靠近上述探测构件。按照这种结构,容易在第1电极与第2电极之间的间隔发生变化前,使第1开关用电极与第2开关用电极的间隔发生变化,以优先利用第1与第2开关用电极之间的开关功能的情况较为理想。
另外,在本发明的电阻型传感器中,可以是上述第1和上述第2开关用电极中的某一方接地,同时另一方保持与接地电位不同的电位,上述第1和上述第2开关用电极随着上述探测构件发生位移而接触,之后使上述第2电极发生位移。根据这种结构,在对探测构件进行操作的场合(第2电极发生位移的场合),借助于随着探测构件发生位移而第2开关用电极发生位移,最初必定是第2开关用电极与第1开关用电极接触。然后,维持第1开关用电极与第2开关用电极相接触的状态,同时第2电极发生位移。这里,由于在第1开关用电极与第2开关用电极接触的状态和不接触的状态下,从电阻型传感器的第1和第2开关用电极之中的保持与接地电位不同的电位的一侧的电极的输出是该电极所保持的电位附近的Hi电平和接地电位附近的Lo电平的某一个的信号,所以例如在从两者不接触的状态切换成接触的状态的场合,从该电极的输出跨越阈值电压必定发生变化。因此,由于通过监视电阻型传感器的从该电极的输出能够可靠地检测对电阻型传感器进行操作的情况,所以能够切实地解除休眠模式。据此,即使在电阻型传感器中也能在不进行对探测构件的操作的场合借助于切换成休眠模式而降低功耗。
另外,所谓“与接地电位不同的电位”系指“具有比规定的阈值电压的绝对值大的绝对值的电位”。
另外,在本发明的电阻型传感器中,可以设置多个上述第1和上述第2电极,或者上述第1和上述第2开关用电极的组。按照这种结构,借助于利用各组识别不同方向的力,能够用作具有识别多维的力的功能的器件和/或具有开关功能的器件。
附图说明
本发明的其他的和进一步的目的、特点以及优点从下面的结合参照其中的附图而进行的说明中将更充分地显现出来。
图1是本发明第1实施例的电阻型传感器的示意性剖面图。
图2是示出图1的电阻型传感器中包含的多个电极和衬垫的配置的图。
图3是图1所示的电阻型传感器的电路的概略结构图。
图4是图1所示的电阻型传感器的电路图之一例。
图5是示出在FPC上形成的印刷电阻的概略结构的图。
图6是示出复位开关的状态与输出的关系的图。
图7是用于说明图1所示的电阻型传感器的模式切换的图。
图8是对图1所示的电阻型传感器的操作按钮进行向X轴正方向操作时的示意性剖面图。
图9是本变例的电阻型传感器的电路图的其他例。
图10是本发明第2实施例的电阻型传感器的示意性剖面图。
图11是示出图10的电阻型传感器中包含的多个电极和衬垫的配置的图。
图12是图10所示的电阻型传感器的电路图之一例。
图13是本发明第3实施例的电阻型传感器的示意性剖面图。
图14是示出图13的电阻型传感器中包含的多个电极和衬垫的配置的图。
图15是图13所示的电阻型传感器的电路图之一例。
图16是本发明第4实施例的电阻型传感器的示意性剖面图。
图17是示出图16的电阻型传感器中包含的多个电极和衬垫的配置的图。
图18是图16所示的电阻型传感器的电路图之一例。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施例进行说明。
首先,参照图1和图2对本发明第1实施例的电阻型传感器1的结构进行说明。图1是本发明第1实施例的电阻型传感器的示意性剖面图。图2是示出在图1的电阻型传感器中包含的多个电极和衬垫的配置的图。
电阻型传感器1具有:传感单元10;固定板20;包含通过由人员等进行操作从外部施加力的操作用的操作按钮31的操作部30;以及将操作部30支撑固定在固定板20上的支撑构件40。这里,传感单元10的下表面经粘结剂50粘结在固定板20的表面上。
另外,传感单元10具有:柔性印刷电路基板(FPC)11;在FPC上形成的导电平台D11~D14(在图1中只示出了D11和D12);感压电阻油墨(感压电阻)R11~R14(在图1中只示出了R11和R12);位移电极D0、D1;以及衬垫61、62。
这里,为说明方便,如图所示地定义XYZ三维坐标系,参照该坐标系对各部件的配置进行说明。即,在图1中,将原点定义为粘结在固定板20上的FPC11上的导电平台D11~D14的中心位置(参照图2),将X轴定义为向右的水平方向,Y轴定义为垂直于纸面向内的方向,Z轴定义为垂直向上的方向。因此,形成了导电平台D11~D14的FPC11的正面(具体地说,为后面所述的第1面11a)被规定为XY平面,Z轴通过传感单元10和操作按钮31两者的大致中心位置。
首先,参照图2对传感单元10的概略结构和制造方法进行说明。另外,图2(a)示出了FPC11的俯视图,图2(b)示出了沿图2(a)的b-b线的剖面图。
如图2所示,FPC11是大致为矩形的平板状构件,用诸如PET膜等具有柔性的材料形成。然后,将FPC11的正面(在图2(a)中为纸面向外的面,在图2(b)中为向上的面)分成第1面11a、第2面11b、第3面11c和第4面11d。这里,第1面11a~第4面11d在图2中被用二点点划线示出的分界线B12、B23、B34分别隔成大致的正方形,任何一个大致的正方形都有大致相同的面积。另外,如后所述,分界线B12、B23、B34为FPC11弯折时的翻折线。
如上所述,在FPC11的第1面11a上,原点O被定义为在其中心位置附近。这里,在FPC11被弯折后完成了传感单元10的场合,如图1所示,Z轴在第2面11b、第3面11c和第4面11d各自的中心位置附近通过。因此,这里假定在第2面11b、第3面11c和第4面11d各自的中心位置附近存在与原点O对应的点O’、O”、O并对之进行说明。
在第1面上,如图2(a)所示,与X轴的正方向和负方向以及与Y轴的正方向和负方向对应,同时对于原点O对称配置的大致为扇形形状的导电平台D11~D14通过利用以银或碳等为原料的导电油墨的丝网印刷形成。
另外,在第1面11a上形成的导电平台D11~D14上,以分别重叠在它们之上的方式丝网印刷感压电阻油墨R11~R14。另外,在图2(a)中只绘出了导电平台D11~D14以及感压电阻油墨R11~R14中的配置在其上方的感压电阻油墨R11~R14。
这里,感压电阻油墨R11~R14是电阻值随压力或接触面积变化的构件。作为感压电阻油墨R11~R14,可以用诸如在含二氧化钛充填剂、乙烯树脂粘合剂和丁基乙二醇乙醚醋酸盐溶剂的绝缘油墨中掺入石墨、乙烯树脂和丁基乙二醇乙醚醋酸盐的导电油墨等。另外,借助于改变作为主要构成成分的绝缘成分与导电成分的相对比例,能够容易地改变感压电阻油墨的电阻值。
另外,在第2面11b上,与第1面11a一样,与X轴的正方向和负方向以及与Y轴的正方向和负方向对应,同时对于点O’对称配置的大致为扇形形状的导电平台D21~D24,通过利用以银或碳等为原料的导电油墨的丝网印刷形成。然后,在导电平台D21~D24上,以分别重叠在它们之上的方式丝网印刷感压电阻油墨R21~R24。
另外,在弯折FPC11后完成传感单元10时,感压电阻油墨R11(导电平台D11)与感压电阻油墨R21(导电平台D21)相向,同时感压电阻油墨R12(导电平台D12)与感压电阻油墨R22(导电平台D22)相向。因此,在图2中,导电平台D21和感压电阻R21对应于X轴负方向而配置,导电平台D22和感压电阻R22对应于X轴正方向而配置。
在第3面11c上,以点O”为中心的大致为圆形的位移电极D1通过利用以银或碳等为原料的导电油墨的丝网印刷形成。这里,位移电极D1的直径与将导电平台D11~D14各自的外侧曲线连接而形成的圆的直径大致相同。与此相同,在第4面11d上,以点O为中心的大致为圆形的位移电极D0通过利用以银或碳等为原料的导电油墨的丝网印刷形成。这里,位移电极D0的直径与位移电极D1的直径大致相同。
另外,在第1面11a上,设置了在导电平台D11~D14的外侧配置的环形衬垫61。这里,如图2(b)所示,衬垫61的高度(厚度)大于导电平台D11~D14的厚度、感压电阻R11~R14的厚度、导电平台D21~D24的厚度以及感压电阻R21~R24的厚度的总和。另外,在第3面11c上,设置了在位移电极D1的外侧配置的环形衬垫62。这里,衬垫62的高度(厚度)大于位移电极D1的厚度和位移电极D2的厚度的总和。
还有,衬垫61、62可以通过对薄膜等进行粘结形成,也可以通过印刷导电或不导电的压膜层形成,或者也可以是将FPC11弯折后固定时用的粘结剂层。
另外,在FPC11上,除导电平台D11~D14、D21~D24和位移电极D1、D0外还形成了电路图形(布线)和连接端子的导电层等,不过在图2中省略了其图示。还有,如后所述,在FPC11上形成的导电平台D11~D14、D21~D24和位移电极D1、D0通过这些电路图形和端子与作为外部电路的微型计算机5等连接。
这里,在制造传感单元10时,在FPC11的第1面11a~第4面11d上分别形成电极等后,首先,第2面11b~第4面11d以第2面11b与第1面11a相向的方式沿位于第1面11a与第2面11b之间的分界线B12翻折。这样一来,第2面11b的感压电阻油墨R21~R24的外侧区域与设置在第1面11a上的衬垫61的上端部相接,并以此状态进行粘结。这时,由于衬垫61具有上述的高度,所以在未对操作按钮31进行操作的状态下,在第1面11a上的感压电阻油墨R11~R14各自的上表面与第2面11b上的感压电阻油墨R21~R24各自的下表面(对应于在FPC11翻折前的图2(b)的状态下的各自的上表面)之间存在规定的空隙。
之后,第3面11c和第4面11d以第2面11b的背面与第3面11c的背面相接触的方式沿在第2面11b与第3面11c之间的分界线B23翻折。然后粘结第2面11b的背面与第3面11c的背面。
最后,第4面11d以第4面11d与第3面11c相向的方式沿位于第3面11c与第4面11d之间的分界线B34翻折。这样一来,第4面11d的位移电极D0的外侧区域与设置在第3面11c上的衬垫62的上端部相接,并以此状态进行粘结。这时,由于衬垫62具有上述的高度,所以在未对操作按钮31进行操作的状态下,在位移电极D1的上表面与位移电极D0的下表面(对应于在FPC11翻折前的图2(b)的状态下它的上表面)之间存在规定的空隙。
这样一来,借助于FPC11沿各面的分界线B12、B23、B34进行弯折,完成了图1那样的传感单元10。因此,借助于感压电阻油墨R11~R14、R21~R24和位移电极D0、D1,在电阻型传感器1中设置了与X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向对应的4个可变接触电阻R1~R4,同时在上述4个方向上设置了共同的复位开关S1(参照图4)。
还有,如上所述,在本实施例中传感单元10的第1面11a的背面通过粘结剂50对固定板20固定。另外,传感单元10只要恰当地固定在例如固定板20等上就行,不一定要用粘结剂50固定,也可以用其他方法固定。
这里,在电阻型传感器1中,导电平台D11、D21与X轴的正方向对应地配置,另一方面,导电平台D12、D22与X轴的负方向对应地配置,它们被用于对来自外部的力的X方向的分量进行检测。另外,导电平台D13、D23与Y轴的正方向对应地配置,另一方面,导电平台D14、D24与Y轴的负方向对应地配置,它们被用于对来自外部的力的Y方向的分量进行检测。另外,一对导电平台D11、D21与一对导电平台D12、D22在X轴方向上隔离,对于Y轴以线对称配置。另外,一对导电平台D13、D23与一对导电平台D14、D24在Y轴方向上隔离,对于X轴以线对称配置。
还有,FPC11例如也可以用聚酰亚胺等树脂形成。另外,导电平台D11~D14、D21~D24、位移电极D0、D1和电路图形也可以在聚酰亚胺等树脂的表面上用铜箔或焊锡层构成。
如图1所示,操作部30具有配置在传感单元10的上方的操作按钮31和经支撑构件40对固定板20支撑操作按钮31的键座基体材料32。另外,操作部30可用诸如硅橡胶等具有弹性的材料形成。
操作按钮31是具有规定厚度的大致为圆盘状的构件。这里,操作按钮31的直径略小于将FPC11上的导电平台D11~D14各自的外侧的曲线连接而形成的圆的直径。另外,在操作按钮31的上表面以与X轴和Y轴各自的正方向和负方向对应的,即与导电平台D11~D14对应的方式,形成与操作方向(光标的移动方向)对应的箭头(未图示)。
在键座基体材料32的下表面的与粘结在其上表面的操作按钮31对应的位置形成环形突起部32a。突起部32a的外径与操作按钮31的外径大致相同,其内径与连接导电平台D11~D14各自的内侧的曲线而形成的圆的直径大致相同。
另外,支撑构件40是配置在固定板20上的平板状构件。然后,在支撑构件40上与固定板20上的传感单元10对应的位置形成比传感单元10大的开口40a。另外,固定板20是支撑传感单元10和操作部30的板,最好具有足够的刚性。
下面参照图3~图6对电阻型传感器1的电路结构进行说明。图3是图1所示的电阻型传感器的电路的概略结构图。图4是图1所示的电阻型传感器的电路图之一例。图5是示出在FPC上形成的印刷电阻的概略结构的图。图6是示出复位开关的状态与输出的关系的图。
在电阻型传感器1中,感压电阻油墨R11~R14和与它们分别相向的感压电阻油墨R21~R24分别构成可变接触电阻R1~R4。因此,如图3所示,通过用例如“异”电路等读取分别从与可变接触电阻R1、R2连接的R/V转换电路输出的信号,可以引出输出Vx。同样,通过用例如“异”电路等读取分别从与可变接触电阻R3、R4连接的R/V转换电路输出的信号,可以导出输出电压Vx。同样,根据随着对操作按钮31施加的力的方向和大小而变化的可变接触电阻R1~R4的电阻值,能得到与X轴方向和Y轴方向对应的输出电压(模拟电压)。
在图4所示的电阻型传感器的电路图中,可变接触电阻R1的一端与可变接触电阻R2的一端连接,同时可变接触电阻R1的另一端保持在电源电压Vcc,可变接触电阻R2的另一端与位移电极D1连接。与此相同,可变接触电阻R3的一端与可变接触电阻R4的一端连接,同时可变接触电阻R3的另一端保持在电源电压Vcc,可变接触电阻R4的另一端与位移电极D1连接。另外,与位移电极D1相向的位移电极D0接地。
另外,固定电阻R10与可变接触电阻R1的一端与另一端连接。同样,固定电阻R20、R30、R40分别与可变接触电阻R2、R3、R4的一端和另一端连接。固定电阻R10~R40是具有恒定电阻值的固定电阻,该恒定电阻值被设置成即使在构成可变接触电阻R1~R4的一对感压电阻油墨呈隔离状态,即为无限大的电阻值的场合,也能输出与X轴和Y轴对应的模拟电压。
另外,固定电阻R10~R40可以将市售的片状电阻安装在FPC11上,也可以如图5所示,用丝网印刷在FPC11上的导电图形50、51之间形成印刷电阻(电阻层)55。
这里,在图4的电路图中,从可变接触电阻R1与可变接触电阻R2之间的节点X0的输出电压Vx和从可变接触电阻R3与可变接触电阻R4之间的节点Y0的输出电压Vy可由下式导出。另外,节点X0也是固定电阻R10与固定电阻R20之间的节点,节点Y0也是固定电阻R30与固定电阻R40之间的节点。
◎[式1] VX = R 2 · R 20 R 2 + R 20 R 1 · R 10 R 1 + R 10 + R 2 · R 20 R 2 + R 20 × Vcc VY = R 4 · R 40 R 4 + R 40 R 3 · R 30 R 3 + R 30 + R 4 · R 40 R 4 + R 40 × Vcc
另外,复位(唤醒)开关S1在位移电极D0与位移电极D1之间形成。即,复位开关S1以直接得到位移电极D0与位移电极D1接触的状态(导通状态)和与位移电极D1不接触的状态(关断状态)中的某一个状态的方式形成。
因此,在不对操作按钮31进行操作的场合,由于位移电极D0与位移电极D1不接触,所以复位开关S1为关断状态。这时,位移电极D1(与它接触的导电图形(布线))与微型计算机5的输入端口I连接,并通过可变接触电阻R1~R4和固定电阻R10~R40上拉。因此,在复位开关S1为关断状态的场合,在可变接触电阻R1~R4和固定电阻R10~R40上几乎不流过电流,电阻型传感器1的输出Vx、Vy是大致接近于电源电压Vcc的值。另外,这时,输入端口I也为接近于电源电压Vcc的值,以数字方式表示输入为“Hi”。
Vx=Vy=Vcc
另一方面,在对操作按钮31进行操作的场合(可变接触电阻R1~R4的电阻值发生变化的场合),由于位移电极D0与位移电极D1接触,所以复位开关S1为导通状态。这时,可变接触电阻R1~R4具有与对操作按钮31的操作(对操作按钮施加的力的方向和大小)相应的电阻值,在可变接触电阻R1~R4和固定电阻R10~R40上流过电流,电阻型传感器1的输出Vx、Vy为与操作相应的输出(模拟电压)。另外,这时,输入端口I为接地电压,以数字方式表示输入为“Lo”。
另外,微型计算机5的AD转换端口AD1、AD2可以探测电阻型传感器1的输出Vx、Vy,通过监视输出Vx、Vy,能够识别对电阻型传感器1的操作状况。另外,通过对从AD转换端口AD1、AD2输出的信号进行适当的转换,例如能够控制微型计算机的显示器上的光标位置(参照图6)。这里,仅在微型计算机5的输入端口I以数字方式表示为“Lo”的场合,操作时的电阻型传感器1的输出Vx、Vy才被微型计算机5转换为适当的格式,进行输出。
然后,当对操作按钮31的操作结束时,由于复原为位移电极D0与位移电极D1不接触的原来的状态,所以复位开关S1又成为关断状态。这样,只在对操作按钮31进行操作的期间(复位开关S1为导通状态的期间)在传感器电路中流过电流,在不对操作按钮31进行操作的期间(复位开关S1为关断状态的期间)在传感器电路中几乎不流过电流。
这里,位移电极D1之所以与微型计算机5的输入端口I连接,是为了  用微型计算机5判别电阻型传感器1是否为操作状态,并进行控制使得正确地将在操作状态和非操作状态的某一状态下发生了大的变化的输出Vx、Vy进行信号转换。另外,位移电极D1不一定必须与微型计算机5的输入端口I连接,也可以用其他方法进行控制。
这样,电阻型传感器1能够有选择地直接得到可检测对操作按钮31施加的力的模式(以下称为“通常模式”)和功耗被尽量压低的模式(以下称为“休眠模式”)中的某一模式。然后,在通常模式下,若经过规定的时间未对操作按钮31进行操作,就自动地从通常模式切换为休眠模式。另一方面,在休眠模式下,当对操作按钮31进行操作时,休眠模式被解除,自动从休眠模式返回到通常模式。
在通常模式下,如上所述,在可变接触电阻R1~R4和固定电阻R10~R40上流过电流,从电阻型传感器1中输出输出电压Vx、Vy。与此相对照,在休眠模式下在可变接触电阻R1~R4和固定电阻R10~R40上不流过电流,不从电阻型传感器1输出输出电压Vx、Vy。因此,在不对操作按钮31进行操作的状态(待机状态)下,能够抑制电力的无益消耗。
另外,在微型计算机5中,在通常模式下设置了用于测定从当前的对操作按钮31进行的操作结束时起的经过时间的定时器(未图示)。另外,在通常模式下,预先设定了在不对操作按钮31进行操作的情况下直至自动切换为休眠模式的时间(规定时间)。
下面参照图7对电阻型传感器1中的模式切换进行说明。图7是说明图1所示的电阻型传感器中的模式切换的图。另外,在图7中,相互对应地绘出了随时间变化的通常模式、休眠模式和复位开关各自的状态(导通状态或关断状态)。
首先,设在图7的时刻t1对操作按钮31进行操作。因此,由于对操作按钮31进行操作,所以复位开关S1成为导通状态,同时电阻型传感器1的模式为通常模式(通常模式成为导通状态,同时休眠模式成为关断状态)。
接着,对操作按钮31进行的操作一直持续到图7的时刻t2。然后,当在时刻t2不对操作按钮31进行操作时,复位开关S1从导通状态切换为关断状态。微型计算机5的定时器几乎与此同时开始工作。
然后,在从不对操作按钮31进行操作的时刻t2至经过了规定时间t0后的时刻t3的期间,在通常模式下维持不对操作按钮31进行操作的状态。另外,在本实施例中,被设定成在通常模式下不对操作按钮31进行操作的状态持续了规定时间t0时,自动从通常模式切换为休眠模式。
因此,当到达图7的时刻t3时从通常模式切换为休眠模式。即,通常模式从导通状态切换为关断状态,同时休眠模式从关断状态切换为导通状态。然后,在再次对操作按钮31进行操作之前的期间,休眠模式维持为导通状态。
其后,当在图7的时刻t4再次对操作按钮31进行操作时,几乎与复位开关S1从关断状态切换为导通状态的同时,从休眠模式切换为通常模式。即,休眠模式从导通状态切换为关断状态,同时通常模式从关断状态切换为导通状态。
这里,当复位开关S1从关断状态切换为导通状态时,位移电极D1的电压(微型计算机5的输入端口I的电压)必然以跨越作为电源电压的大约一半的阈值电压的方式而变化。因此,若在微型计算机5中监视与位移电极D1连接的输入端口I的电压的变化,就能够可靠地检测对操作按钮31进行操作的情况。
另外,微型计算机5的定时器在再次对操作按钮31进行操作的时刻,停止工作同时复位。然后,当在图7的时刻t4开始的对操作按钮31的操作不再进行时,定时器开始工作。
其次,参照附图对按如上方式构成的本实施例的电阻型传感器1的工作进行说明。图8是对图1所示的电阻型传感器的操作按钮进行向X轴正方向的操作时的示意性剖面图。
考虑在力未作用于图1所示的操作按钮31时的状态下,如图8所示,向X轴正方向对操作按钮31进行操作的情形,即,施加与在操作按钮31的上表面所形成的与X轴正方向对应地按箭头向固定板20一侧下推的力(向Z轴负方向的力)的情形。
通过下推操作按钮31的与X轴正方向对应的部分,操作按钮31和键座基体材料32发生弹性形变而弯曲,操作按钮31的与X轴正方向对应的部分向下方发生位移。这样,在键座基体材料32的下表面所形成的突起部32a的与X轴正方向对应的部分发生与操作按钮31相同的位移,与FPC11的第4面的背面相接。
然后,当进一步下推操作按钮31的与X轴正方向对应的部分时,FPC11的第4面发生弹性形变而弯曲,在该第4面所形成的位移电极D0的与X轴正方向对应的部分向下方发生位移。然后,当将位移电极D0的该部分按下规定的高度时,位移电极D0的X轴正方向端部附近与位移电极D1接触。据此,复位开关S1从关断状态切换为导通状态。这时,由于位移电极D0接地,所以成为与位移电极D0接触的位移电极D1也接地。
其后,当继续下推操作按钮31时,复位开关S1保持导通状态,操作按钮31、键座基体材料32和FPC11的第2面~第4面发生弹性形变而弯曲,感压电阻油墨R21(导电平台D21)向下方发生位移。然后,感压电阻油墨R21与感压电阻油墨R11之间的间隔逐渐变小,最终相接触,感压电阻油墨R21与感压电阻油墨R11的电阻值发生变化。
这里,虽然也存在与X轴正方向对应的感压电阻油墨R21和感压电阻油墨R11以外的与X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向对应的感压电阻油墨R22~R24与感压电阻油墨R12~R14接触的情形,但接触最强的是与作为操作方向的X轴正方向对应的感压电阻油墨R21与感压电阻油墨R11,接触最弱的是与作为操作方向的反方向的X轴负方向对应的感压电阻油墨R22与感压电阻油墨R12。
另外,一般说来,由于可变接触电阻R1~R4的电阻值同构成它们的感压电阻油墨R21~R24与感压电阻油墨R12~R14各自之间的压力成反比,所以随着两感压电阻油墨之间的压力增大,可变接触电阻R1~R4的电阻值减小。即,可变接触电阻R1~R4的电阻值中的与对操作按钮31的操作方向对应者变化得最大,其值变小,与其反方向对应者变化得最小,其值变大。
这样,向操作按钮31的与X轴正方向对应的部分施加力时,通过读取可变接触电阻R1、R2的电阻值的变化,可以导出电阻型传感器1的输出电压Vx。
另外,当向操作按钮31施加的力被去掉时,由于因FPC11的弹性,位移电极D0、D1返回到原来的位置,所以两者隔离,复位开关S1切换成关断状态。这时,由于感压电阻油墨R11~R14、R21~R24返回到原来的位置,所以两者隔离,可变接触电阻R1~R4的电阻值恢复到原来的值(成为原来的大的值)。
另外,在本实施例中,由于作为最接近于操作按钮31、易受外部影响的电极层的位移电极D0总是为接地电位,所以可以期望有屏蔽效果,不易受来自外部的噪声等的影响。
另外,本实施例的电阻型传感器1可以用作力传感器,适合用作移动电话、便携式信息终端(PDA)、个人计算机、游戏机、遥控装置等的输入装置(操纵杆)。特别是对用电池驱动的输入装置非常有用。另外,本实施例的电阻型传感器1不限于用作力传感器,在用作例如加速度传感器等其他传感器的场合,也能得到与本实施例相同的效果。
如上所述,本实施例的电阻型传感器1可以用作既具有将从外部对操作按钮31施加的力的大小作为信号(模拟信号)输出的功能,又具有作为检测为了改变可变接触电阻R1~R4的电阻值而对操作按钮31进行的操作的复位开关S1的功能的器件。据此,该电阻型传感器具有构成可以用作上述任何一种器件的复合器件的功能,无需为适应上述两种用途重新进行制造。
另外,在对操作按钮31进行操作的场合(改变可变接触电阻R1~R4的电阻值的场合),由于位移电极D0随着操作按钮31的位移而发生位移,最初必定是位移电极D0与位移电极D1接触。然后,维持位移电极D0与位移电极D1接触的状态,使感压电阻油墨R21~R24发生位移。这里,由于位移电极D0与位移电极D1接触的状态和不接触的状态的从电阻型传感器1的位移电极D1的输出是保持位移电极D1的电源电压附近的Hi电平和接地电位附近的Lo电平的某一电平的信号,所以例如当从两者不接触的状态切换成接触的状态时,从位移电极D1的输出必定跨越阈值电压而发生变化。因此,由于借助于监视从电阻型传感器1的位移电极D1的输出能够可靠地检测对电阻型传感器1进行操作的情况,所以能够可靠地解除休眠模式。据此,在电阻型传感器1中,在长时间不对操作按钮31进行操作的场合,也能借助于切换成休眠模式而减小功耗。
另外,通过在一个具有柔性的FPC11的表面上形成重叠在导电平台D11~D14、D21~D24上的感压电阻油墨R11~R14、R21~R24以及位移电极D0、D1后弯折FPC11,使感压电阻油墨彼此之间以及位移电极彼此之间分别相向,可以制成电阻型传感器1。因此,能够简化传感器的制造工序,降低制造成本。
另外,由于可变接触电阻R1~R4与复位开关S1在上下方向配置成2层,所以为制造电阻型传感器1所必须的面积变得较小。据此,可以使电阻型传感器1小型化。
另外,由于复位开关S1被配置成比可变接触电阻R1~R4靠近操作按钮31,所以易于在可变接触电阻R1~R4的电阻值发生变化前进行复位开关S1的状态的切换,能够优先利用复位开关S1。
下面参照附图对本发明的第1实施例的变例的电阻型传感器的结构进行说明。图9是本变例的电阻型传感器的电路图的其他例。
本变例的电阻型传感器的结构与第1实施例的电阻型传感器1的结构的不同点是传感器电路的结构。其他结构由于与图1的电阻型传感器1的相同,故标以相同的符号而省略其说明。
在本变例的电阻型传感器的电路中,固定电阻R10~R40各自的一端保持为电源电压Vcc,它们的另一端与可变接触电阻R1~R4的一端连接。然后,可变接触电阻R1~R4的另一端与位移电极D1连接。这里,可以得到从固定电阻R10~R40与可变接触电阻R1~R4各自之间的节点的输出电压V1~V4。
这里,在图9的电路图中,输出电压Vx、Vy可以利用微型计算机5中的运算等由下式导出。
Vx=k1(V1-V2)
Vy=k2(V3-V4)
其中,k1、k2均为系数。
这样,电阻型传感器1的电路结构可以根据该传感器的用途而任意地变更。
下面参照图10~图12对本发明的第2实施例进行说明。图10是本发明第2实施例的电阻型传感器的示意性剖面图。图11是示出图10的电阻型传感器中包含的多个电极和衬垫的配置的图。图12是图10所示的电阻型传感器的电路图之一例。
这里,参照图10和图11对第2实施例的电阻型传感器101的详细结构进行说明。图10的电阻型传感器101与图1的电阻型传感器1的不同点是操作部130的结构和在FPC11的第3面11c上形成的位移电极D101、D102的结构。另外,其他结构由于与图1的电阻型传感器1的相同,故标以相同的符号而省略其说明。
操作部130具有操作按钮31和支撑操作按钮31的键座基体材料132。在键座基体材料132的下表面的与粘结在其上表面的操作按钮31对应的位置形成圆形突起部132a。突起部132a的外径与操作按钮31的外径大致相同。
另外,在FPC11的第3面11c上形成位移电极D101、D102。如图11所示,位移电极D102形成以点O”为中心的大致环形,位移电极D101略呈环形在位移电极102的外侧形成。位移电极D101具有圆周部101a和从圆周部101a向内侧突出的多个突出部101b,位移电极D102具有圆周部102a和从圆周部102a向外侧突出的多个突出部102b。
这里,圆周部101a和圆周部102a在整个一周都具有相同的宽度。另外,突出部101b和突出部102b都具有与圆周部101a和圆周部102a大致相同的宽度,并且是长度比圆周部101a与圆周部102a隔开的间隔为短的大致矩形形状。另外,突出部101b和突出部102b沿圆周方向交互配置,位移电极D101的内周部与位移电极D102的外周部都形成梳齿状。还有,突出部101b和突出部102b的个数和形状可以任意变更,两者最好在不接触的范围内配置成间隙尽可能地小。
然后,与第1实施例相同,借助于FPC11沿各面的分界线B12、B23、B34弯折,完成图10那样的传感单元110。因此,借助于感压电阻油墨R11~R14、R21~R24以及位移电极D0、D101、D102,在电阻型传感器101中设置了与X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向对应的4个可变接触电阻R1~R4,同时设置了在上述4个方向上共同的复位开关S101(参照图12)。
另外,在本实施例的传感器电路中,如图12所示,可变接触电阻R2的、与同该可变接触电阻R2连接的可变接触电阻R1的相反一侧的一端,以及可变接触电阻R4的、与同该可变接触电阻R4连接的可变接触电阻R3的相反一侧的一端均与位移电极D101连接。因此,在位移电极D101、D102与同它们相向的位移电极D0之间,构成了复位开关S101、S102。这里,由于位移电极D102与端子T102连接,所以借助于经端子T102检测开关S102的通/断,可以将开关S102用于其他控制。
这里,在电阻型传感器101中,对操作按钮31进行向X轴正方向的操作的场合,通过向下方下推操作按钮31的X轴正方向部分,位移电极D0的X轴正方向部分同样也向下方发生位移。然后,当位移电极D0的X轴正方向部分被下推规定的高度时,位移电极D0的该部分几乎同时与位移电极D101、D102接触。据此,复位开关S101、S102从关断状态切换为导通状态。即,在不对操作按钮31进行操的场合,复位开关S101、S102均为关断状态,在对操作按钮31进行操作的场合(可变接触电阻R1~R4的电阻值发生变化的场合)均为导通状态。因此,在能将开关S101用于电阻型传感器101的开关动作的通/断的用途的同时,还可以将开关S102用于其他某种控制(参照图12)。
如上所述,在本实施例的电阻型传感器101中,由于与接地的位移电极D0相向地设置了2个保持为电源电压Vcc的位移电极D101、D102,所以借助于对这两个位移电极D101、D102分别设置布线,可以构成2个开关电路。因此,电阻型传感器101的可利用范围增宽。
下面参照图13~图15对本发明的第3实施例进行说明。图13是本发明第3实施例的电阻型传感器的示意性剖面图。图14是示出图13的电阻型传感器中包含的多个电极和衬垫的配置的图。图15是图13所示的电阻型传感器的电路图之一例。
这里,参照图13和图14对第3实施例的电阻型传感器201的详细结构进行说明。图13的电阻型传感器201与图1的电阻型传感器1的不同点是在电阻型传感器1中设置了复位开关S1,而在电阻型传感器201中仅仅设置了开关S201~S208。另外,其他结构由于与图1的电阻型传感器1的相同,故标以相同的符号而省略其说明。
借助于利用以银或碳等为原料的导电油墨的丝网印刷,分别在电阻型传感器201中的FPC11的第3面11c上形成接点电极D211~D214、D221~D224,在FPC11的第4面11d上形成位移电极D231~D234。
接点电极D211~D214、D221~224分别构成对,互相相向地相邻配置。于是,分别与X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向对应地配置了一对接点电极D211、D221,一对接点电极D212、D222,一对接点电极D213、D223和一对接点电极D214、D224。
这里,关于例如一对接点电极D211、D221的形状,各自具有半圆环形的圆周部和由该圆周部向相邻的另一方突出的突出部。这里,接点电极D211、D221各自的圆周部,在半周上具有相同的宽度,它们的突出部都具有与圆周部大致相同的宽度,同时长度比各自的圆周部隔离的间隔小的大致矩形形状。另外,接点电极D211、D221各自的突出部交互配置,与接点电极D211、D221的另一方相向的部分皆被形成为梳齿状。另外,接点电极D211、D221的突出部的数目和形状可以任意变更,两者最好在不接触的范围内尽可能无间隙地配置。这里,关于一对接点电极D212、D222,一对接点电极D213、D223和一对接点电极D214、D224的形状,由于与上述相同,故它们的说明从略。
在FPC11被弯折,完成传感单元10的场合(参照图13),位移电极D231~D234分别与一对接点电极D211、D221,一对接点电极D212、D222,一对接点电极D213、D223和一对接点电极D214、D224相向地配置。因此,在图14中,位移电极D231与X轴负方向对应地配置,位移电极D232与X正方向对应地配置。
位移电极D231~D234均为圆形,它们的直径比各自相向的接点电极D211~D214、D221~D224的直径大。另外,位移电极D231~D234可以通过对FPC11施压加工形成穹形。因此,穹形的位移电极D231~D234可以与各自相向的接点电极D211~D214、D221~D224隔离,同时将它们覆盖。
另外,在第3面11c的接点电极D211~D214、D221~D224的外侧设置了环形衬垫262,在其内侧设置了圆形衬垫263。
然后,与第1实施例一样,借助于FPC11沿各面的分界线B12、B23、B34被弯折,完成如图13的传感单元10。因此,借助于位移电极D231~D234以及接点电极D211~D214、D221~D224,在电阻型传感器201中设置了与X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向对应的4个穹形开关DS201~DS204(参照图15)。
这里,将位移电极D231~D234制成穹形是为了在进行将4个穹形开关DS201~DS204从关断状态切换成导通状态的操作时,将轻微的喀呖感传递给操作者。因此,在无需上述喀呖感的场合,不一定必须将位移电极D231~D234制成穹形,只要被配置成在不对操作按钮31进行操作时与接点电极D211~D214、D221~D224相隔离,它们的形状就可以任意变更。
另外,在本实施例中,虽然是利用FPC11对位移电极D231~D234加工成形,但也可以将位移电极D231~D234置换成金属穹盖,同时将接点电极D211~D214、D221~D224置换成与位移电极D231~D234对应的圆形或环形电极。
另外,在本实施例的传感器电路中,如图15所示,可变接触电阻R2的、与连接它的可变接触电阻R1的相反一侧的一端,以及可变接触电阻R4的、与连接它的可变接触电阻R3的相反一侧的一端都总是接地。因此,在可变接触电阻R1~R4和固定电阻R10~R40上总有电流流过。
于是,独立于可变接触电阻R1~R4,设置了上述4个穹形开关DS201~DS204。这里,穹形开关DS201包含开关S201、S202。与此相同,穹形开关DS202包含开关S203、S204,穹形开关DS203包含开关S205、S206,穹形开关DS204包含开关S207、S208。
这里,在电阻型传感器201中,对操作按钮31进行向X轴正方向的操作的场合,通过向下方下推操作按钮31的X轴正方向部分,位移电极D231同样地也向下方发生位移。然后,当位移电极D231被下推规定的高度时,位移电极D231的外沿部与FPC11的第3面相接。这时,位移电极231同与其相向的接点电极D211、D221隔离,同时将它们覆盖。
然后,当进一步下推操作按钮31的X轴正方向部分时,向下方的力作用于位移电极D231的顶部。于是,在该力不足规定值时,位移电极D231几乎不发生位移,但当该力达到规定值时,位移电极D231的顶部附近部分随着压曲急剧发生弹性形变,成为下凹的状态,与接点电极D211、D221接触。由此,穹形开关DS201(开关S201、S202)成为导通状态。这时,操作者有清晰的喀呖感。其后,当操作按钮31的X轴正方向部分继续向下方发生位移时,穹形开关DS201保持导通状态,感压电阻油墨R21(导电平台D21)向下方发生位移。然后,感压电阻油墨R21与感压电阻油墨R11的间隔逐渐变小,最终相接触,感压电阻油墨R21和感压电阻油墨R11的电阻值发生变化。
如以上所述,本实施例的电阻型传感器201可以作为既具有将从外部对操作按钮31施加的力的大小作为信号(模拟信号)输出的功能,又具有能够完全独立于与各个方向对应的可变接触电阻R1~R4的电阻值变化来切换导通状态和关断状态的简单开关的功能的器件而加以利用。据此,该电阻型传感器201具有作为也可以用作上述任何一种器件的复合器件的功能,无需为适应上述两种用途重新进行制造。
因此,本实施例的电阻型传感器201对操作面板的面积有严格的限制,对与X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向对应的模拟电压输出以及与上述4个方向对应的开关接点输出所需的例如移动电话等的移动信息装置等形成了非常方便的功能。
下面参照附图对本发明的第4实施例进行说明。图16是本发明第4实施例的电阻型传感器的示意性剖面图。图17是示出图16的电阻型传感器中包含的多个电极和衬垫的配置的图。图18是图16所示的电阻型传感器的电路图之一例。
下面参照图16和图17对第4实施例的电阻型传感器301的详细结构进行说明。图16的电阻型传感器301与图1的电阻型传感器1的不同点在于:在电阻型传感器1中在上下方向分2层配置了可变接触电阻R1~R4和复位开关S1,与此相对照,在电阻型传感器301中在上下方向分3层配置了可变接触电阻R1~R4、复位开关S1和穹形开关DS301~DS304。另外,其他结构由于与图1的电阻型传感器1的相同,故标以相同的符号而省略其说明。
如图17所示,电阻型传感器301中包含的FPC311是大致为矩形的平板状构件,它比第1实施例的FPC11长。然后,将FPC311的正面(在图17中为纸面向外的面)分成第1面311a、第2面311b、第3面311c、第4面411d、第5面311e、第6面411f。这里,第1面311a~第6面311f在图17中被用二点点划线示出的分界线B12、B23、B34、B45、B56隔成各自大致为正方形,都有大致相同的面积。另外,分界线B12、B23、B34、B45、B56,与上述的相同,为FPC311弯折时的翻折线。
在FPC311的第1面311a~第4面311d上,与第1实施例相同地形成感压电阻油墨R11~R14、R21~R24、位移电极D1、D0等。另外,在第5面311e和第6面311f上,与第3实施例相同地形成接点电极D311~D314、D321~D324  及位移电极D331~D334等。
然后,与第1实施例相同,借助于FPC11沿各面的分界线B12、B23、B34、B45、B56被弯折,完成图16那样的传感单元310。因此,借助于感压电阻油墨R11~R14、R21~R24,位移电极D0、D1,位移电极D331~D334和接点电极D311~D314、D321~D324,在电阻型传感器301中设置了与X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向对应的4个可变接触电阻R1~R4,同时设置在上述4个方向共同的复位开关S1。另外,还设置了与上述4个方向对应的4个穹形开关DS301~DS304(参照图18)。
如上所述,在本实施例的电阻型传感器301中,双方均可得到与第1和第3实施例相同的效果。
当结合上面概述的具体实施例对本发明进行说明时,很明显,许多改变、变形和变动可以出现在工艺成熟的领域中。因此,上面提出的本发明的优选实施例只是例示性的,而不是限制性的。可以在不脱离下面的权利要求所确定的本发明的宗旨和范围的条件下进行各种变化。
例如,在上述第1~第4实施例中,对于传感单元具有在1个FPC的表面上形成的感压电阻油墨和位移电极等的情形进行了说明,但不限于此,传感单元的结构可以任意变更。因此,感压电阻油墨和位移电极等不一定要在基板上形成。另外,即使是感压电阻油墨和位移电极等在基板上形成的场合,也可以是它们的全部不都在1个基板上形成,不都在1个基板的一个面上形成。另外,作为基板也可以是FPC以外的不具有柔性的基板。
另外,在上述第1~第4实施例中,对通过可变接触电阻和开关(包含复位开关和/或仅包含开关)相互对应地配置,传感单元在上下方向以2层或3层构成的情形进行了说明,但不限于此,可变接触电阻和开关也可以配置在不相互对应的位置上。另外,传感单元也可以具有可变接触电阻和3个以上的开关,由4层以上构成。
另外,在上述第1~第4实施例中,对在传感单元由多层构成的场合可变接触电阻被配置在最下层,开关(包含复位开关和/或仅包含开关)被配置成比可变接触电阻靠近操作按钮的情形进行了说明,但不限于此,可变接触电阻不一定要配置在最下层,可变接触电阻和开关各自的配置也可以与此相反。因此,也可以是开关被配置在最下层,可变接触电阻被配置成比该开关靠近操作按钮。
另外,在上述第3实施例中,对于在对操作按钮进行操作时,在穹形开关从关断状态切换为导通状态后可变接触电阻的电阻值发生变化的情形进行了说明,但不限于此,两者的顺序可以变更。因此,也可以在可变接触电阻的电阻值发生变化后穹形开关从关断状态切换为导通状态,也可以是几乎在穹形开关从关断状态切换为导通状态的同时,可变接触电阻的电阻值发生变化。还有,可以通过调整支撑感压电阻油墨和位移电极等的构件的强度(刚性)等,适当地变更它们的顺序。与此相同,在上述第4实施例中,穹形开关从关断状态切换为导通状态的时刻、复位开关从关断状态切换为导通状态的时刻以及可变接触电阻的电阻值发生变化的时刻,哪一个都可以在前,各自也可以几乎同时。但是,关于复位开关从关断状态切换为导通状态的时刻和可变接触电阻的电阻值发生变化的时刻,最好是在复位开关从关断状态切换为导通状态后可变接触电阻的电阻值发生变化。
另外,在上述第1和第4实施例中,对位移电极D0接地,位移电极D1保持为电源电压Vcc的情形进行了说明,但不限于此,也可以是位移电极D1接地,位移电极D0保持为电源电压Vcc。另外,在上述第3实施例中,对在FPC的第3面形成2个位移电极的情形进行了说明,但不限于此,在FPC的第3面上形成的位移电极的数目以及它们的形状可以任意变更。
另外,在上述第1~第4实施例中,对能检测从外部施加的力的X轴方向分量和Y轴方向分量的两个分量的电阻型传感器进行了说明,但不限于此,也可以是只能检测上述2个分量之中的必要的1个分量的电阻型传感器。

Claims (8)

1.一种电阻型传感器,其特征在于:
具有:
探测构件;
与上述探测构件相向的第1电极;
在上述探测构件与上述第1电极之间,与上述第1电极相向并且随着上述探测构件发生位移可以向靠近上述第1电极的方向发生位移的第2电极;
在上述第1电极与上述第2电极之间配置的感压电阻;
与上述探测构件相向的1个或多个第1开关用电极;以及
在上述探测构件与上述第1开关用电极之间设置成与上述第1开关用电极相向、且与上述第1开关用电极隔离,同时随着上述探测构件发生位移能够与上述第1开关用电极接触的1个或多个第2开关用电极,
根据检测对上述第1电极与上述第2电极之间的电阻值的变化,可以识别上述探测构件的位移。
2.如权利要求1所述的电阻型传感器,其特征在于,还具有:
对于上述第1电极在与上述第2电极相反的一侧配置、在其表面上设置了上述第1电极的第1基板;
对于上述第2电极在与上述第1电极相反的一侧配置、在其表面上设置了上述第2电极的第2基板;
对于上述第1开关用电极在与上述第2开关用电极相反的一侧配置、在其表面上设置了上述第1开关用电极的第1开关用基板;以及
对于上述第2开关用电极在与上述第1开关用电极相反的一侧配置、在其表面上设置了上述第2开关用电极的第2开关用基板。
3.如权利要求1或2所述的电阻型传感器,其特征在于:
上述第1和上述第2开关用电极被配置成在上述探测构件的位移方向与上述第1和上述第2电极重叠。
4.如权利要求1~3的任何一项所述的电阻型传感器,其特征在于:
上述第1基板、上述第2基板、上述第1开关用基板和上述第2开关用基板是1个具有柔性的共同基板。
5.如权利要求4所述的电阻型传感器,其特征在于:
上述第1电极、上述第2电极、上述第1开关用电极和上述第2开关用电极的任何一个电极都被设置在上述共同基板的一个面上。
6.如权利要求1~5的任何一项所述的电阻型传感器,其特征在于:
上述第1和上述第2开关用电极被配置成得比上述第1和上述第2电极靠近上述探测构件。
7.如权利要求6所述的电阻型传感器,其特征在于:
上述第1和上述第2开关用电极中的某一方接地,同时另一方保持与接地电位不同的电位,上述第1和上述第2开关用电极随着上述探测构件发生位移而接触,之后可以使上述第2电极发生位移。
8.如权利要求1~7的任何一项所述的电阻型传感器,其特征在于:
设置了多个上述第1和上述第2电极,或者上述第1和上述第2开关用电极的组。
CNB03147148XA 2002-07-05 2003-07-04 电阻型传感器 Expired - Fee Related CN1245612C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP196992/02 2002-07-05
JP2002196992A JP2004037350A (ja) 2002-07-05 2002-07-05 抵抗型センサ
JP196992/2002 2002-07-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1475783A true CN1475783A (zh) 2004-02-18
CN1245612C CN1245612C (zh) 2006-03-15

Family

ID=31492021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB03147148XA Expired - Fee Related CN1245612C (zh) 2002-07-05 2003-07-04 电阻型传感器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7064561B2 (zh)
JP (1) JP2004037350A (zh)
CN (1) CN1245612C (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006105698A1 (fr) * 2005-04-08 2006-10-12 Ronghua Tang Procede et dispositif de detection de faible deplacement
CN102159927B (zh) * 2008-09-19 2013-04-17 日本写真印刷株式会社 压力传感器
CN106525296A (zh) * 2016-10-09 2017-03-22 深圳瑞湖科技有限公司 一种用于触摸检测的电子皮肤
CN110869725A (zh) * 2017-10-02 2020-03-06 株式会社村田制作所 折叠构造所使用的按压传感器和电子设备
TWI796226B (zh) * 2022-05-16 2023-03-11 友達光電股份有限公司 電性測試設備及其電性測試方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4188785B2 (ja) * 2003-09-12 2008-11-26 アルプス電気株式会社 入力装置
CN100447923C (zh) * 2004-01-05 2008-12-31 杜力 一种可显出变距的开关装置
CN101142469A (zh) * 2005-03-18 2008-03-12 新田株式会社 静电电容式传感器
CN101142470A (zh) * 2005-03-18 2008-03-12 新田株式会社 静电电容式传感器
JP2006275978A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 National Institute Of Information & Communication Technology センサ素子、センサ装置、対象物移動制御装置、対象物判別装置
JP2006275979A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 National Institute Of Information & Communication Technology センサ素子、センサ装置、対象物移動制御装置、対象物判別装置
JP4533801B2 (ja) 2005-05-31 2010-09-01 ニッタ株式会社 抵抗型センサ
JP2008041051A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Alps Electric Co Ltd 座標入力装置
DE202006017729U1 (de) * 2006-11-21 2008-04-03 Liebherr-Werk Ehingen Gmbh Funkfernsteuerung
JP2008175570A (ja) * 2007-01-16 2008-07-31 Fujikura Ltd 感圧メンブレンセンサ
US20090295714A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-03 Ippasa, Llc Power conserving system for hand-held controllers
JP4824831B2 (ja) * 2008-09-29 2011-11-30 日本写真印刷株式会社 感圧センサ
US8120588B2 (en) * 2009-07-15 2012-02-21 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Sensor assembly and display including a sensor assembly
JP5234663B2 (ja) * 2009-10-05 2013-07-10 信越ポリマー株式会社 多方向スイッチ部材およびそれを備える電子機器
JP5363358B2 (ja) * 2010-01-18 2013-12-11 ミネベア株式会社 ポインティングデバイス
TWI537808B (zh) 2011-03-01 2016-06-11 財團法人工業技術研究院 觸控感測單元及其製作方法
JP5784959B2 (ja) 2011-04-25 2015-09-24 富士通コンポーネント株式会社 タッチパネル
EP2523073A1 (en) * 2011-05-09 2012-11-14 Research In Motion Limited Surface mountable navigation device with tactile response
US9352456B2 (en) 2011-10-26 2016-05-31 Black & Decker Inc. Power tool with force sensing electronic clutch
US10527505B2 (en) 2012-07-27 2020-01-07 Tactonic Technologies, Llc Method for mechanical sensing utilizing controlled current
JP2014163815A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Seiko Epson Corp 力検出装置およびロボット
US20150234373A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-20 Lincoln Global, Inc. Proportional jog controls
GB201408833D0 (en) * 2014-05-19 2014-07-02 Skoogmusic Ltd Control apparatus
JP6839127B2 (ja) * 2018-04-16 2021-03-03 日本メクトロン株式会社 圧力センサ、圧力センサの製造方法
JP7114829B2 (ja) * 2018-08-22 2022-08-09 東京特殊印刷工業株式会社 タッチセンサ
JP2022187868A (ja) * 2021-06-08 2022-12-20 本田技研工業株式会社 力検出装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3960044A (en) * 1973-10-18 1976-06-01 Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha Keyboard arrangement having after-control signal detecting sensor in electronic musical instrument
JPS55104036A (en) * 1979-02-02 1980-08-09 Shinetsu Polymer Co Signal generator
US4852443A (en) * 1986-03-24 1989-08-01 Key Concepts, Inc. Capacitive pressure-sensing method and apparatus
US6864677B1 (en) * 1993-12-15 2005-03-08 Kazuhiro Okada Method of testing a sensor
US5659334A (en) 1993-12-15 1997-08-19 Interlink Electronics, Inc. Force-sensing pointing device
US6351205B1 (en) * 1996-07-05 2002-02-26 Brad A. Armstrong Variable-conductance sensor
JP3102395B2 (ja) * 1997-11-27 2000-10-23 日本電気株式会社 指紋検出装置
JP4136655B2 (ja) * 2000-11-30 2008-08-20 ニッタ株式会社 静電容量式センサ
JP4334816B2 (ja) 2002-05-13 2009-09-30 アルプス電気株式会社 入力装置及びそれを備えた電子機器
JP2004028883A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Denso Corp 感圧センサ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006105698A1 (fr) * 2005-04-08 2006-10-12 Ronghua Tang Procede et dispositif de detection de faible deplacement
CN102159927B (zh) * 2008-09-19 2013-04-17 日本写真印刷株式会社 压力传感器
CN106525296A (zh) * 2016-10-09 2017-03-22 深圳瑞湖科技有限公司 一种用于触摸检测的电子皮肤
CN110869725A (zh) * 2017-10-02 2020-03-06 株式会社村田制作所 折叠构造所使用的按压传感器和电子设备
CN110869725B (zh) * 2017-10-02 2022-01-21 株式会社村田制作所 折叠构造所使用的按压传感器和电子设备
TWI796226B (zh) * 2022-05-16 2023-03-11 友達光電股份有限公司 電性測試設備及其電性測試方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004037350A (ja) 2004-02-05
CN1245612C (zh) 2006-03-15
US7064561B2 (en) 2006-06-20
US20040056669A1 (en) 2004-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1245612C (zh) 电阻型传感器
CN1221789C (zh) 静电电容式传感器
CN1130619C (zh) 手持电子装置或袖珍电子装置以及手控输入设备
CN1235022C (zh) 静电电容式传感器
CN1221788C (zh) 静电电容式传感器
US10627943B2 (en) Touch panel, method of driving touch panel, and touch device
CN1945387A (zh) 触敏显示设备及其驱动装置和方法
TWI423089B (zh) 觸控面板、電子裝置及製造觸控面板之方法
CN104866147B (zh) 电容式手指导航模组及其制作方法
CN1479195A (zh) 旋转操作量输入装置及利用该装置的操作装置
CN1492994A (zh) 静电电容式传感器
US20090267905A1 (en) Cursor Input Device With Dual Input Modes
CN1459021A (zh) 电容式传感器
CN1702609A (zh) 输入装置
CN101515214A (zh) 输入装置
TW201730728A (zh) 驅動電路、觸控顯示裝置、以及該觸控顯示裝置的驅動方法
TW201227450A (en) Touch panel
TW201324262A (zh) 觸控感測裝置及觸控感測設備以及其觸控感測方法
CN112733790A (zh) 指纹识别模组、显示面板及其驱动方法、显示装置
CN1189908C (zh) 可动触点体的制造方法和使用它的板式开关的制造方法
CN1896938A (zh) 具有内建式麦克风的鼠标
CN101751194B (zh) 具多点触控功能的触控面板与多点触控侦测方法
KR200458754Y1 (ko) 저항성 터치 패널
CN205486040U (zh) 一种触控显示系统
CN1242356C (zh) 触摸面板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060315