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Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit, insbesondere eine Fingerbewegungserfassungsanordnung zum Erfassen der Bewegung eines Fingers.
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In den letzten Jahren gibt es aufgrund von Fortschritten in der Technologie eine wachsende Anzahl von Bereichen, die die Verwendung von Sensoren erfordern, um Fingerbewegungen zu erfassen. Zum Beispiel wird ein Sensor verwendet, um die Fingerbewegung eines Benutzers zu erfassen und anschließend ein Betriebssignal auszugeben. In anderen Fällen dient die Verwendung eines Sensors zum Erfassen der Fingerbewegung eines Roboters usw. Weil der bestehende Fingerbewegungsmelder hauptsächlich einen Biegesensor verwendet, um die Biegebewegung des Fingers zu erfassen und den Biegegrad des Fingers zu erhalten. Dieses Erfassungsverfahren kann zwar den Grad der Biegung des Fingers eines Benutzers erfassen. Wenn ein Gegenstand mit dem Finger eines Roboters gehalten wird, stellt der Biegegrad des Fingers jedoch nicht die auszuübende Kraft dar. Das heißt, es ist unklar, wie stark die Haltekraft des Gegenstandes beim gleichen Biegegrad sein soll. Dadurch passiert es leicht, den Gegenstand aufgrund der zu großen Haltekraft zu beschädigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fingerbewegungserfassungsanordnung zu schaffen, die durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fingerbewegungserfassungsanordnung, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.
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Durch die Erfindung wird eine Fingerbewegungserfassungsanordnung bereitgestellt, die ein flexibles Substrat, eine Biegeerfassungsschaltungseinheit und eine Druckerfassungsschaltungseinheit aufweist.
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Das flexible Substrat erstreckt sich in einer ersten Richtung und ist auf einen Finger aufsetzbar, wobei das flexible Substrat einen äußeren Verlängerungsabschnitt und einen inneren Umkehrbiegungsabschnitt aufweist, wobei der äußere Verlängerungsabschnitt an der Außenseite des Fingers angeordnet ist, während der innere Umkehrbiegungsabschnitt mit dem äußeren Verlängerungsabschnitt verbunden und an der Innenseite des Fingers angeordnet ist.
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Die Biegeerfassungsschaltungseinheit ist im äußeren Verlängerungsabschnitt angeordnet, um den Biegegrad des Fingers zu erfassen und somit ein Biegeerfassungssignal zu erzeugen. Die Druckerfassungsschaltungseinheit ist im inneren Umkehrbiegungsabschnitt angeordnet, um den Druckgrad des Fingers zu erfassen und ein Druckerfassungssignal zu erzeugen.
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Gemäß der Erfindung weist das flexible Substrat eine erste Schaltungsschicht, eine Abstandsschicht und eine zweite Schaltungsschicht auf. Die erste Schaltungsschicht erstreckt sich in der ersten Richtung. Die erste Biegeerfassungsschaltung und die zweite Biegeerfassungsschaltung der Biegeerfassungsschaltungseinheit sind im äußeren Verlängerungsabschnitt jeweils an beiden Seiten der ersten Schaltungsschicht angeordnet. Die erste Druckerfassungsschaltung und die zweite Druckerfassungsschaltung der Druckerfassungsschaltungseinheit sind im inneren Umkehrbiegungsabschnitt jeweils an beiden Seiten der ersten Schaltungsschicht angeordnet.
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Die Abstandsschicht liegt auf der ersten Schaltungsschicht und ist mit einem ersten Durchgangsloch und einem zweiten Durchgangsloch versehen. Das erste Durchgangsloch befindet sich im äußeren Verlängerungsabschnitt, während das zweite Durchgangsloch im inneren Umkehrbiegungsabschnitt ausgebildet ist. Die erste Biegeerfassungsschaltung und die zweite Biegeerfassungsschaltung sind durch das erste Durchgangsloch freigelegt, während die erste Druckerfassungsschaltung und die zweite Druckerfassungsschaltung durch das zweite Durchgangsloch freigelegt sind.
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Die zweite Schaltungsschicht liegt auf der Abstandsschicht. Die Biegeerfassungsleitschaltung der Biegeerfassungsschaltungseinheit und die Druckerfassungsleitschaltung der Druckerfassungsschaltungseinheit befinden sich auf der zweiten Schaltungsschicht und sind im äußeren Verlängerungsabschnitt bzw. im inneren Umkehrbiegungsabschnitt angeordnet.
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Wenn der äußere Verlängerungsabschnitt gebogen wird, werden die erste Biegeerfassungsschaltung und die zweite Biegeerfassungsschaltung über das erste Durchgangsloch durch die Biegeerfassungsleitschaltung elektrisch geleitet, um das Biegeerfassungssignal zu erzeugen, und wobei, wenn der innere Umkehrbiegungsabschnitt gedrückt wird, die erste Druckerfassungsschaltung und die zweite Druckerfassungsschaltung über das zweite Durchgangsloch durch die Druckerfassungsleitschaltung elektrisch geleitet werden, um das Drückerfassungssignal zu erzeugen.
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Bevorzugt ist, dass die erste Biegeerfassungsschaltung einen ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und mehrere erste Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte aufweist, während die zweite Biegeerfassungsschaltung einen zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und mehrere zweite Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte aufweist, wobei der erste Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und der zweite Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt im äußeren Verlängerungsabschnitt an den jeweiligen Seiten der ersten Schaltungsschicht angeordnet sind, und wobei sich die ersten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte einstückig ausgehend von dem ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt zum zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt hin erstrecken, und wobei sich die zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte einstückig ausgehend von dem zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt zum ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt hin erstrecken, und wobei die zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte und die ersten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte versetzt zueinander angeordnet sind.
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Gemäß der Erfindung weist die erste Druckerfassungsschaltung einen ersten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und mehrere erste Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte auf, wobei die zweite Druckerfassungsschaltung einen zweiten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und mehrere zweite Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte aufweist, wobei der erste Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und der zweite Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt im inneren Umkehrbiegungsabschnitt an den jeweiligen Seiten der ersten Schaltungsschicht angeordnet sind, und wobei sich die ersten Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte einstückig ausgehend von dem ersten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt zum zweiten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt hin erstrecken, und wobei sich die zweiten Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte einstückig ausgehend von dem zweiten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt zum ersten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt hin erstrecken, und wobei die zweiten Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte und die ersten Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte versetzt zueinander angeordnet sind.
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Außerdem weist das flexible Substrat eine Pufferschicht und eine Verstärkungsschicht auf, wobei die Pufferschicht auf einer der beiden Schaltungsschichten liegt, und wobei die Verstärkungsschicht auf der Pufferschicht liegt.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das flexible Substrat eine erste Schaltungsschicht, eine Abstandsschicht und eine zweite Schaltungsschicht auf. Die erste Schaltungsschicht erstreckt sich in der ersten Richtung. Die erste Biegeerfassungsschaltung und die zweite Biegeerfassungsschaltung der Biegeerfassungsschaltungseinheit sind im äußeren Verlängerungsabschnitt jeweils an beiden Seiten der ersten Schaltungsschicht angeordnet. Die Biegeerfassungsleitschaltung der Biegeerfassungsschaltungseinheit befindet sich auf der ersten Schaltungsschicht und ist im inneren Umkehrbiegungsabschnitt angeordnet.
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Die Abstandsschicht liegt auf der ersten Schaltungsschicht und ist mit einem ersten Durchgangsloch und einem zweiten Durchgangsloch versehen. Das erste Durchgangsloch befindet sich im äußeren Verlängerungsabschnitt, während das zweite Durchgangsloch im inneren Umkehrbiegungsabschnitt ausgebildet ist. Die erste Biegeerfassungsschaltung und die zweite Biegeerfassungsschaltung sind durch das erste Durchgangsloch freigelegt, während die Druckerfassungsleitschaltung durch das zweite Durchgangsloch freigelegt ist.
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Die zweite Schaltungsschicht liegt auf der Abstandsschicht. Die erste Druckerfassungsschaltung und die zweite Druckerfassungsschaltung der Biegeerfassungsschaltungseinheit sind im inneren Umkehrbiegungsabschnitt jeweils an beiden Seiten der zweiten Schaltungsschicht angeordnet. Die Biegeerfassungsleitschaltung der Biegeerfassungsschaltungseinheit befindet sich auf der zweiten Schaltungsschicht und ist im äußeren Verlängerungsabschnitt angeordnet.
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Wenn der äußere Verlängerungsabschnitt gebogen wird, werden die erste Biegeerfassungsschaltung und die zweite Biegeerfassungsschaltung über das erste Durchgangsloch durch die Biegeerfassungsleitschaltung elektrisch geleitet, um das Biegeerfassungssignal zu erzeugen, und wobei, wenn der innere Umkehrbiegungsabschnitt gedrückt wird, die erste Druckerfassungsschaltung und die zweite Druckerfassungsschaltung über das zweite Durchgangsloch durch die Druckerfassungsleitschaltung elektrisch geleitet werden, um das Drückerfassungssignal zu erzeugen.
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Bevorzugt ist, dass die erste Biegeerfassungsschaltung einen ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und mehrere erste Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte aufweist, während die zweite Biegeerfassungsschaltung einen zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und mehrere zweite Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte aufweist, wobei der erste Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und der zweite Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt im äußeren Verlängerungsabschnitt an den jeweiligen Seiten der ersten Schaltungsschicht angeordnet sind, und wobei sich die ersten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte einstückig ausgehend von dem ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt zum zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt hin erstrecken, und wobei sich die zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte einstückig ausgehend von dem zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt zum ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt hin erstrecken, und wobei die zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte und die ersten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte versetzt zueinander angeordnet sind.
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Gemäß der Erfindung weist die erste Druckerfassungsschaltung einen ersten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und mehrere erste Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte auf, wobei die zweite Druckerfassungsschaltung einen zweiten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt und mehrere zweite Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte und der zweite Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt im inneren Umkehrbiegungsabschnitt an den jeweiligen Seiten der ersten Schaltungsschicht angeordnet sind, und wobei sich die ersten Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte einstückig ausgehend von dem ersten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt zum zweiten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt hin erstrecken, und wobei sich die zweiten Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte einstückig ausgehend von dem zweiten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt zum ersten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt hin erstrecken, und wobei die zweiten Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte und die ersten Druckerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte versetzt zueinander angeordnet sind.
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Außerdem weist das flexible Substrat eine Pufferschicht und eine Verstärkungsschicht auf, wobei die Pufferschicht auf einer der beiden Schaltungsschichten liegt, und wobei die Verstärkungsschicht auf der Pufferschicht liegt.
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Wie oben über die erfindungsgemäße Fingerbewegungserfassungsanordnung beschrieben, sind die Biegeerfassungsschaltungseinheit und die Druckerfassungsschaltungseinheit hauptsächlich auf dem flexiblen Substrat angeordnet. Daher kann der Biegegrad des Fingers durch die Biegeerfassungsschaltungseinheit effektiv erfasst werden, wobei die Druckerfassungsschaltungseinheit verwendet werden kann, um die Kraft des Fingers zu erfassen, der den Gegenstand drückt oder hält.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fingerbewegungserfassungsanordnung;
- 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fingerbewegungserfassungsanordnung;
- 3 eine vergrößerte Ansicht der erfindungsgemäßen ersten Schaltungsschicht;
- 3A einen vergrößerten Ausschnitt aus 3;
- 4 eine vergrößerte Ansicht der erfindungsgemäßen zweiten Schaltungsschicht;
- 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Fingerbewegungserfassungsanordnung, die auf einen Finger aufgesetzt ist;
- 6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Fingerbewegungserfassungsanordnung, die über einen Handschuh auf einen Finger aufgesetzt ist; und
- 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fingerbewegungserfassungsanordnung.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße Fingerbewegungserfassungsanordnung 100 ein flexibles Substrat 1, eine Biegeerfassungsschaltungseinheit 2 und eine Druckerfassungsschaltungseinheit 3 auf.
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Das flexible Substrat 1 erstreckt sich in einer ersten Richtung D1 und weist einen äußeren Verlängerungsabschnitt 11 und einen inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12 auf. Der innere Umkehrbiegungsabschnitt 12 ist mit dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11 verbunden. Das flexible Substrat 1 weist ferner eine erste Schaltungsschicht 13, eine Abstandsschicht 14, eine zweite Schaltungsschicht 15, eine Pufferschicht 16 und eine Verstärkungsschicht 17 auf.
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Die erste Schaltungsschicht 13 erstreckt sich in der ersten Richtung D1 und ist mit einer ersten Schaltungsschichtöffnung 131 versehen. Außerdem befindet sich die Schaltungsschichtöffnung 131 zwischen dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11 und dem inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten Schaltungsschicht 13 um eine flexible Leiterplatte, wobei ihr Material beispielsweise Polyimid PI ist.
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Die Abstandsschicht 14 ist auf der ersten Schaltungsschicht 13 angeordnet und mit einem ersten Durchgangsloch 141, einem Abstandsschicht-Durchgangsloch 142, einem zweiten Durchgangsloch 143 und einem Luftaustrittskanal 144 versehen. Das erste Durchgangsloch 141 befindet sich im äußeren Verlängerungsabschnitt 11, wobei das zweite Durchgangsloch 143 im inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12 ausgebildet ist. Das Abstandsschicht-Durchgangsloch 142 ist zwischen dem ersten Durchgangsloch 141 und dem zweiten Durchgangsloch 143 vorgesehen und kommuniziert mit der Schaltungsschichtöffnung 131. Das Abstandsschicht-Durchgangsloch 142 kommuniziert ferner mit dem ersten Durchgangsloch 141 und dem zweiten Durchgangsloch 143. Außerdem kommuniziert der Luftaustrittskanal 144 mit dem zweiten Durchgangsloch 143. In der Praxis ist die Abstandsschicht 14 aus einem isolierenden Harz hergestellt, das beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen ist, aber nicht darauf beschränkt ist.
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Die zweite Schaltungsschicht 15 liegt auf der Abstandsschicht 14 und ist mit einer zweiten Schaltungsschichtöffnung 151 versehen. Die zweite Schaltungsschichtöffnung 151 kommuniziert mit dem Abstandsschicht-Durchgangsloch 142. Die zweite Schaltungsschicht 15 und die erste Schaltungsschicht 13 sind beide als eine flexible Leiterplatte ausgeführt.
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Die Pufferschicht 16 ist auf der zweiten Schaltungsschicht 15 angeordnet und mit einer Pufferschichtöffnung 161 versehen, die mit der zweiten Schaltungsschichtöffnung 151 kommuniziert. In der Praxis besteht die Pufferschicht 16 ebenfalls aus isolierendem Harz.
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Die Verstärkungsschicht 17 ist auf der Pufferschicht 16 angeordnet und mit einer Verstärkungsschichtöffnung 171 versehen, die mit der Pufferschichtöffnung 161 kommuniziert. In der Praxis ist die Verstärkungsschicht 17 aus einem Verbundmaterial mit hoher Festigkeit, wie zum Beispiel faserverstärktem Kunststoff FRP hergestellt, der aus Fasern und einem Harz besteht.
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Da die Schaltungsschichtöffnung 131, das Abstandsschicht-Durchgangsloch 142, die zweite Schaltungsschichtöffnung 151, die Pufferschichtöffnung 161 und die Verstärkungsschichtöffnung 171 miteinander kommunizieren, ergibt sich dann eine Durchgangsöffnung [nicht gezeigt] zwischen dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11 und dem inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12.
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Die Biegeerfassungsschaltungseinheit 2 umfasst eine erste Biegeerfassungsschaltung 21, eine zweite Biegeerfassungsschaltung 22 und eine Biegeerfassungsleitschaltung 23. Die erste Biegeerfassungsschaltung 21 und die zweite Biegeerfassungsschaltung 22 sind jeweils auf beiden Seiten der ersten Schaltungsschicht 13 in dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11 angeordnet. Die Biegeerfassungsleitschaltung 23 ist auf der zweiten Schaltungsschicht 15 angeordnet und befindet sich im äußeren Verlängerungsabschnitt 11.
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Wie in 3 und 3A gezeigt, umfasst die erste Biegeerfassungsschaltung 21 ferner einen ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211 und mehrere erste Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte 212 [in der Figur ist nur einer gezeigt]. Der erste Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211 ist auf einer Seite der ersten Schaltungsschicht 13 in dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11 angeordnet. Der erste Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 212 erstreckt sich einstückig ausgehend von dem ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211 in einer senkrecht zu der ersten Richtung D1 verlaufenden, zweiten Richtung D2 zur zweiten Biegeerfassungsschaltung 22.
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Die zweite Biegeerfassungsschaltung 22 umfasst einen zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 221 und mehrere zweite Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitte 222 [in der Figur ist nur einer gezeigt]. Der zweite Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 221 ist auf der in Bezug auf den ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211 anderen Seite der ersten Schaltungsschicht 13 in dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11 angeordnet. Der zweite Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 222 erstreckt sich ausgehend von dem zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 221 in der zu der zweiten Richtung D2 entgegengesetzten Richtung zur ersten Biegeerfassungsschaltung 21 und ist versetzt zu dem ersten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 212 angeordnet. Zusätzlich erstrecken sich der erste Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211 und der zweite Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 221 weiter zu dem Ende der ersten Schaltungsschicht 13, um einen elektrischen Kontakt 2111 sowie einen elektrischen Kontakt 2211 zu bilden.
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Insbesondere erstreckt sich der erste Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 212 einstückig ausgehend von dem ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211 entlang der zweiten Richtung D2 zum zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 221 der zweiten Biegeerfassungsschaltung 22. Im Gegensatz dazu erstreckt sich der zweite Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 222 einstückig ausgehend von dem zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 221 in einer der zweiten Richtung D2 entgegengesetzten Richtung zum ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211 der ersten Biegeerfassungsschaltung 21. Außerdem kann sich in anderen Ausführungsbeispielen der erste Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 212 auch entlang einer schrägen Richtung, die sich von der ersten Richtung D1 unterscheidet, zu dem zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 221 erstrecken, wobei der zweite Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 222, der versetzt zum ersten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 212 angeordnet ist, sich in einer anderen schrägen Richtung zu dem ersten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211 erstreckt. Die Biegeerfassungsleitschaltung 23 ist auf der zweiten Schaltungsschicht 15 angeordnet und befindet sich auf dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11. Die Biegeerfassungsleitschaltung 23 ist auf einer der ersten Schaltungsschicht 13 zugewandten Seite der zweiten Schaltungseinstellungsschicht 15 angeordnet.
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In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten Biegeerfassungsschaltung 21 und der zweiten Biegeerfassungsschaltung 22 um eine niederimpedante leitfähige Pastenbeschichtung, während es sich bei der Biegeerfassungsleitschaltung 23 um eine hochimpedante leitfähige Pastenbeschichtung handelt.
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Die Druckerfassungsschaltungseinheit 3 umfasst eine erste Druckerfassungsschaltung 31, eine zweite Druckerfassungsschaltung 32 und eine Druckerfassungsleitschaltung 33.
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Die erste Druckerfassungsschaltung 31 und die zweite Druckerfassungsschaltung 32 sind jeweils auf beiden Seiten der zweiten Schaltungsschicht 15 in dem inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12 angeordnet, wobei die Druckerfassungsleitschaltung 33 im Bereich des inneren Umkehrbiegungsabschnitts 12 auf der ersten Schaltungsschicht 13 angeordnet ist.
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Es wird auf 4 Bezug genommen, die eine teilweise vergrößerte Ansicht der zweiten Schaltungsschicht darstellt. Wie in 4 gezeigt, umfasst die erste Druckerfassungsschaltung 31 ferner einen ersten Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt 311 und mehrere erste Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitte 312 [nur einer ist in der Figur gezeigt].
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Der erste Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt 311 ist auf einer Seite der zweiten Schaltungsschicht 15 in dem inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12 angeordnet, wobei sich der erste Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 312 einstückig ausgehend von dem ersten Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt 311 entlang der zweiten Richtung D2 zur zweiten Druckerfassungsschaltung 32 erstreckt. Die erste Druckerfassungsschaltung 31 ist auf der der ersten Schaltungsschicht 13 zugewandten Seite der zweiten Schaltungsschicht 15 angeordnet, sodass die erste Druckerfassungsschaltung 31 durch eine gestrichelte Linie in 4 angezeigt ist.
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Die zweite Druckerfassungsschaltung 32 umfasst ferner einen zweiten Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt 321 und mehrere zweite Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitte 322 in der Figur ist nur einer gezeigt. Der zweite Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt 321 ist auf der in Bezug auf den ersten Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt 311 anderen Seite der zweiten Schaltungsschicht 15 in dem inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12 angeordnet. Der zweite Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 322 erstreckt sich einstückig ausgehend von dem zweiten Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt 321 entlang der der zweiten Richtung D2 entgegengesetzten Richtung zu der ersten Druckerfassungsschaltung 31 und ist versetzt zum ersten Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 312 angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen können sich der erste Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 312 und der zweite Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 322 auch in versetzter Weise entlang der gegenüber der ersten Richtung D1 unterschiedlichen schrägen Richtung erstrecken, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, dass sie sich entlang der senkrecht zur ersten Richtung D1 verlaufenden zweiten Richtung D2 erstrecken.
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In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten Druckerfassungsschaltung 31 und der zweiten Druckerfassungsschaltung 32 um eine niederimpedante leitfähige Pastenbeschichtung, während es sich bei der Druckerfassungsleitschaltung 33 um eine hochimpedante leitfähige Pastenbeschichtung handelt.
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Zusätzlich sind die erste Biegeerfassungsschaltung 21 und die zweite Biegeerfassungsschaltung 22 durch das erste Durchgangsloch 141 der Abstandsschicht 14 freigelegt, wenn die Abstandsschicht 14 auf der ersten Schaltungsschicht 13 liegt. Die Druckerfassungsleitschaltung 33 ist durch das zweite Durchgangsloch 143 freigelegt.
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Gemäß der obigen Beschreibung sind die erste Biegeerfassungsschaltung 21 und die zweite Biegeerfassungsschaltung 22 auf der ersten Schaltungsschicht 13 in dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11 angeordnet. Außerdem sind der erste Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 212 der ersten Biegeerfassungsschaltung 21 und der zweite Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 222 der zweiten Biegeerfassungsschaltung 22 versetzt zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann die Biegeerfassungsleitschaltung 23, die auf der zweiten Schaltungsschicht 15 angeordnet ist, durch das erste Durchgangsloch 141 verlaufen und den ersten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 212 und den zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt 222 in den leitenden Zustand kontaktieren, wenn die Biegung des äußeren Verlängerungsabschnitts 11 des flexiblen Substrats 1 stattfindet. Darüber hinaus ist die Leitungsanzahl proportional zum Biegungsgrad. Da die Biegeerfassungsleitschaltung 23 in diesem Ausführungsbeispiel die hochimpedante leitfähige Pastenbeschichtung ist, wird, wenn der Biegungsgrad des äußeren Verlängerungsabschnitts 11 größer ist, der Widerstandswert des durch den ersten und den zweiten Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 211, 221 ausgegebenen Biegeerfassungssignals relativ reduziert.
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Hingegen sind die erste Druckerfassungsschaltung 31 und die zweite Druckerfassungsschaltung 32 auf der zweiten Schaltungsschicht 15 im inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12 angeordnet. Außerdem sind der erste Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 312 der ersten Druckerfassungsschaltung 31 und der zweite Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 322 der zweiten Druckerfassungsschaltung 32 versetzt zueinander angeordnet. Wenn der innere Umkehrbiegungsabschnitt 12 des flexiblen Substrats 1 gedrückt wird, durchläuft daher die leitfähige Druckmessschaltung 33, die auf der ersten Schaltungseinstellungsschicht 13 angeordnet ist, das zweite Durchgangsloch 143 und kontaktiert den ersten Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 312 und den zweiten Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt 322 in den leitenden Zustand. Daher ist die Leitungsanzahl proportional zu dem Druckgrad. Außerdem ist die Druckerfassungsleitschaltung 33 in diesem Ausführungsbeispiel eine hochimpedante leitfähige Pastenbeschichtung. Wenn der Druckgrad des inneren Umkehrbiegungsabschnitts 12 größer ist, wird daher der Widerstandswert des durch den ersten und den zweiten Druckerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt 311, 321 ausgegebenen Druckerfassungssignals relativ reduziert. Wenn die Fingerbewegungserfassungsanordnung 100 an dem Finger angeordnet ist, können daher der Biegegrad und der Druckgrad des Fingers durch die Biegeerfassungsschaltungseinheit 2 und die Druckerfassungsschaltungseinheit 3 erfasst werden.
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Es wird auf 5 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung der Anwendung der erfindungsgemäßen Fingerbewegungserfassungsanordnung 100 auf einem Finger zeigt. Wie in der 5 gezeigt, wird beim Gebrauch der äußere Verlängerungsabschnitt 11 auf die Rückseite des Fingers 200 aufgesetzt, während der innere Umkehrbiegungsabschnitt 12 in umgekehrter Richtung gebogen wird, um diesen auf die Fingerauflage an der Innenseite des Fingers 200 aufzusetzen. Wenn der Finger 200 einen Biegevorgang durchführt, kann dieser durch die Biegeerfassungsschaltungseinheit 2 im Bereich des äußeren Verlängerungsabschnitts 11 erfasst werden. Wenn der Finger 200 einen Druckvorgang durchführt, kann dieser durch die Druckerfassungsschaltungseinheit 3 im Bereich des inneren Umkehrbiegungsabschnitts 12 erfasst werden. Zwischen dem äußeren Verlängerungsabschnitt 11 und dem inneren Umkehrbiegungsabschnitt 12 ist ein Durchdringungsloch vorgesehen, in das die Fingerspitze 201 des Fingers 200 in das Durchdringungsloch eingeführt werden kann, wodurch die Stabilität der auf dem Finger 200 angeordneten Fingerbewegungserfassungsanordnung 100 erhöht wird. Obwohl der Finger 200 in diesem Ausführungsbeispiel ein menschlicher Finger ist, kann der Finger 200 in anderen Ausführungsbeispielen auch ein mechanischer Finger sein.
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Es wird dann auf 6 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung der Anwendung der erfindungsgemäßen Fingerbewegungserfassungsanordnung 100 zeigt, die durch einen Handschuh auf einen Finger aufgesetzt ist. Wie in 6 gezeigt, kann die Fingerbewegungserfassungsanordnung 100 im Gebrauch in einem Handschuh 300 angeordnet sein. Auf diese Weise ist der äußere Verlängerungsabschnitt 11 auf der Rückseite des Fingers 200 positioniert, während der innere Umkehrbiegungsabschnitt 12 auf der Fingerauflage des Fingers 200 positioniert ist, nachdem der Finger 200 des Benutzers in den Handschuh 300 eingeführt worden ist.
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Es wird dann auf 7 Bezug genommen, die eine perspektivische Explosionsdarstellung der Fingerbewegungserfassungsanordnung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 7 gezeigt, unterscheidet sich die Fingerbewegungserfassungsanordnung 100a von der Fingerbewegungserfassungsanordnung 100 nur dadurch, dass die Druckerfassungsschaltungseinheit 3a die Druckerfassungsschaltungseinheit 3 ersetzt.
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Die Druckerfassungsschaltungseinheit 3a weist ebenfalls eine erste Druckerfassungsschaltung 31a, eine zweite Druckerfassungsschaltung 32a und eine Druckerfassungsleitschaltung 33a auf. Im Gegensatz dazu, dass die erste Druckerfassungsschaltung 31 und die zweite Druckerfassungsschaltung 32 im Inneren des inneren Umkehrbiegungsabschnitts 12 an den jeweiligen beiden Seiten der zweiten Schaltungsschicht 15 angeordnet sind und die Druckerfassungsleitschaltung 33 im Inneren des inneren Umkehrbiegungsabschnitts 12 an der ersten Schaltungsschicht 13 angeordnet ist, sind die erste Druckerfassungsschaltung 31a und die zweite Druckerfassungsschaltung 32a der Druckerfassungsschaltungseinheit 3a im Inneren des inneren Umkehrbiegungsabschnitts 12 an den jeweiligen beiden Seiten der ersten Schaltungsschicht 13 angeordnet, während die Druckerfassungsleitschaltung 33a im Inneren des inneren Umkehrbiegungsabschnitts 12 an der zweiten Schaltungsschicht 15 angeordnet ist.
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Wie oben beschrieben, sind bei der erfindungsgemäßen Fingerbewegungserfassungsanordnung die Biegeerfassungsschaltungseinheit 2 und die Druckerfassungsschaltungseinheit 3 auf dem flexiblen Substrat 1 angeordnet, sodass der Biegegrad des Fingers effektiv durch die Biegeerfassungsschaltungseinheit 2 erfasst werden kann, während die Druckerfassungsschaltungseinheit 3 verwendet wird, um die Kraft eines Fingers zu erfassen, der einen Gegenstand drückt oder hält. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Fingerbewegungssensor, bei dem der Biegegrad des Fingers nur durch die Biegeerfassungseinheit erfasst werden kann, kann die erfindungsgemäße Fingerbewegungserfassungsanordnung das Problem effektiv lösen, dass der Fingerbewegungssensor die Kraft nicht erfassen kann, die durch das Drücken oder Halten des Fingers unter dem gleichen Biegegrad ausgeübt wird.
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Die vorstehende Beschreibung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht den Umfang der Erfindung beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 100a
- Fingerbewegungserfassungsanordnung
- 1
- flexibles Substrat
- 11
- äußerer Verlängerungsabschnitt
- 12
- innerer Umkehrbiegungsabschnitt
- 13
- erste Schaltungsschicht
- 131
- Schaltungsschichtöffnung
- 14
- Abstandsschicht
- 141
- erstes Durchgangsloch
- 142
- Abstandsschicht-Durchgangsloch
- 143
- zweites Durchgangsloch
- 144
- Luftaustrittskanal
- 15
- zweite Schaltungsschicht
- 151
- zweite Schaltungsschichtöffnung
- 16
- Pufferschicht
- 161
- Pufferschichtöffnung
- 17
- Verstärkungsschicht
- 171
- Verstärkungsschichtöffnung
- 2
- Biegeerfassungsschaltungseinheit
- 21
- erste Biegeerfassungsschaltung
- 211
- erster Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt
- 22
- zweite Biegeerfassungsschaltung
- 221
- zweiter Biegeerfassungsschaltungs-Sammelabschnitt
- 2211
- elektrischer Kontakt
- 222
- zweiter Biegeerfassungsschaltungs-Gabelabschnitt
- 23
- Biegeerfassungsleitschaltung
- 3, 3a
- Druckerfassungsschaltungseinheit
- 31, 31a
- erste Druckerfassungsschaltung
- 311
- erster Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt
- 312
- erste Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt
- 32, 32a
- zweite Druckerfassungsschaltung
- 321
- zweiter Druckerfassungschaltungs-Sammelabschnitt
- 322
- zweiter Druckerfassungschaltungs-Gabelabschnitt
- 33, 33a
- Druckerfassungsleitschaltung
- 200
- Finger
- 201
- Fingerspitze
- 300
- Handschuh
- D1
- erste Richtung
- D2
- zweite Richtung
