TW476074B - Variable resistance devices and methods - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476074 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明背景 廣義言之，本發明與可變電阻裝置及方法有關，更明 確地說，與使用電阻橡膠材料提供可變電阻的裝置及方法 有關。 可變電阻裝置的應用很廣，包括感應器、開關、及換 能器。電位器是可變電阻裝置的簡單例’它具有一固定的 線性電阻元件延伸於兩端點之間’以及一滑動器，它連接 到輸入端，在電阻元件上滑動接觸。量測跨於輸入端與此 兩端之第一端間的電阻或電壓（假設跨在兩端點的電壓固 定），正比於第一端與在電阻元件上之接觸點間的距離。 使用具有橡膠性質的電阻材料或電阻橡膠材料做爲電 阻元件的裝置包括可變電阻裝置。本文中所用的”電阻橡 膠”或”電阻橡膠材料”是在具有橡膠性質的材料或橡膠 材料中散布導電材料，包括，例如碳黑或金屬粉末。到目 前爲止，電阻橡膠在可變電阻裝置中的應用僅限於較簡單 且特定的應用。例如，有些只利用變形（例如拉伸或壓縮 )導致電阻橡膠之電阻改變的特性。因此，吾人需要能更 深入利用電阻橡膠材料之電阻特性的可變電阻裝置及方法 〇 發明槪沭 本發明與可變電阻裝置與方法有關，它使用電阻橡膠 材料之電阻可變的特性。發明人等現已發現過去不爲人知 或未被利用的電阻橡膠材料的特性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） -4- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

476U74 五、發明說明（2 ) 電阻器的電阻直接正比於材料的電阻係數，以及電阻 器的長度，與垂直於®流方向的截面積成反比。電阻以吾 人所熟知的下式表示： R = pl/A (1) 其中P是電阻器材料的電阻係數，1是電阻器沿著電流 方向的長度，A是垂直於電流的截面積。電阻係數是材料 的固有特性’典型的單位是Ω · cm。跨於電阻器上的電壓降 以習知的歐姆定律表示： R = E / I ( 2 ) 其中E是跨於電阻器上的電壓降，丨是流過電阻器的 電流。 當電阻器聯結成網絡，如果電阻器是串聯，則有效電 阻是各個電阻的和。當串聯電阻器的數量增加，有效電阻 也增加。易言之，當電阻器的總長度1增加，假設截面積 A不變，根據方程式（1 )，有效電阻增加。不過，如果 電阻器是並聯，有效電阻是各個電阻之倒數之和的倒數， 並聯的電阻器數量愈多，有效電阻愈低。這些也符合方程 式（1 )，假設長度1固定，當電阻器的總截面積A增加 ，有效電阻降低。 一般可用的電阻器典型上包括在兩端或引線的導電端 -------—i裝--------訂-------一— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- 476074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) ，它連接於電路的兩點之間以提供電阻。這些電阻器在結 構上簡單且各自獨立，它們每一個的兩端是定義明確的接 觸點，兩端間是一固定的電阻。以這些結構簡單且各自獨 立之電阻所組成之電阻網絡的有效電阻很容易決定，只需 將串聯之電阻器的電阻相加，並聯之電阻器的電阻倒數相 加再取其和的倒數。在這些簡單的電阻器中，幾何因素及 接觸的變化不存在，至少不重要，因此，有效電阻是由上 述的簡單方程式支配。不過，當電阻器的結構不簡單且不 相互獨立時，決定有效電阻就不再如此簡單。 發明人等發現，有效電阻通常是結合直線路徑的電阻 分量與平行路徑的電阻分量。直線路徑電阻分量或直線電 阻分量類似串聯的電阻器，位於兩接觸位置間的直線電阻 分量隨著兩接觸位置間的距離增加而增加，即如方程式（ 1 )中當總長度1增加且面積A保持不變時有效電阻增加 。兩接觸位置間之電流路徑中的電阻材料量增加致使電阻 增加。如前所討論，當具有共同長度1之組合電阻器的總 面積A增加時，有效電阻降低。有此結果的原因是額外並 聯的電阻器提供了額外的電流路徑或”平行路徑”。同樣 地，當兩接觸位置間由於幾何形狀改變或接觸改變使得平 行路徑的量增加，平行路徑電阻分量降低。如在本文中所 使用的”平行路徑”是指兩接觸位置間可供電流使用的多 條路徑，並不限於幾何上平行的路徑。一 按照本發明的態樣，可變電阻裝置包括由電阻橡膠材 料構成的電阻構件。第一導體被架構成在第一接觸位置的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6 - -------------裝--------訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 整個第一接觸面與電阻構件電氣耦合。第二導體被架構成 在第二接觸位置的整個第二接觸面與電阻構件電氣耦合。 第一接觸位置與第二接觸位置間相隔一段距離。第一導體 在第一接觸位置與第二導體在第二接觸位置間的電阻，等 於直線電阻分量與平行路徑電阻分量的和。直線電阻分量 隨著第一接觸位置與第二接觸位置間的距離增加而增加， 當第一接觸位置與第二接觸位置間的距離縮短時電阻也隨 著減小。平行路徑電阻分量乃是根據所選擇的第一及第二 接觸位置與所選擇的第一及第二接觸面預設定成所要的特 性。 在某些實施例中，所選擇的第一及第二接觸位置與第 一及第二接觸面所提供的平行路徑電阻分量，至少實質上 不隨著第一接觸位置與第二接觸位置間之距離改變而變。 結果是，第一導體在第一接觸位置與第二導體在第二接觸 位置間的電阻，隨著第一接觸位置與第二接觸位置間的距 離增加而增加，以及，隨著第一接觸位置與第二接觸位置 間距離的縮短而減小。 在其它實施例中，所選擇的第一及第二接觸位置與第 一及第二接觸面使得平行路徑電阻分量實質上大於直線電 阻分量。第一導體在第一接觸位置與第二導體在第二接觸 位置間之電阻的改變，至少實質上等於第一導體與第二導 體間之平行路徑電阻分量的改變。 在還有其它的實施例中，電阻構件具有一電阻表面， 用以分別在第一及第二接觸位置接觸第一及第二導體。電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------·----J--裝--------訂-------- I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476074 A7 B7 五、發明說明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 阻表面具有一外邊界及一厚度，其厚度實質上小於電阻表 面之表面積的平方根。當第一及第二接觸位置兩者的配置 都離開電阻表面的外邊界時，第一導體在第一接觸位置與 第二導體在第二接觸位置間的平行路徑電阻分量實質上大 於直線電阻分量。當第一及第二接觸位置至少其中之一在 電阻表面的外邊界上或附近時，第一導體在第一接觸位置 與第二導體在第二接觸位置間的直線電阻分量實質上大於 平行路徑電阻分量。 按照本發明的另一態樣，當第一接觸位置與第二接觸 位置間的電阻構件被拉伸變形時，第一導體在第一接觸位 置與第二導體在第二接觸位置間的電阻增加。當第一接觸 位置與第二接觸位置間的電阻構件受到壓力時，第一導體 在第一接觸位置與第二導體在第二接觸位置間的電阻減小 。當第一接觸位置與第二接觸位置間的電阻構件被升溫時 ，第一導體在第一接觸位置與第二導體在第二接觸位置間 的電阻增加，以及當第一接觸位置與第二接觸位置間的電 阻構件被降溫時電阻下降。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 按照本發明的另一態樣是指導從包括電阻橡膠材料的 電阻構件提供可變電阻的方法。該方法包括將第一導體在 第一位置的整個第一接觸面與電阻構件電氣耦合，以及將 第二導體在第二位置的整個第二接觸面與電阻構件電氣耦 合；改變第一位置、第二位置、第一接觸面及第二接觸面 至少其中之一，以產生第一導體與第二導體間電阻的改變 。當第一位置與第二位置間的距離增加時’直線電阻分量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8 - 476074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7 _五、發明說明（6 ) 增加，當第一位置與第二位置間的距離縮短時，直線電阻 分量降低。平行路徑電阻分量乃是根據所選擇的第一及第 二位置以及所選擇的第一及第二接觸面預設定所要的特性 〇 圖式簡單說明 圖1 a - 1 C是按照本發明之實施例顯現有效直線電 阻特性之可變電阻裝置的立面圖； 圖1 d的曲線顯示圖1 a — 1 c之可變電阻裝置的有 效電阻是接觸位置的函數； 圖2是圖1 a - 1 c之可變電阻裝置的斜視圖； 圖3是圖1 一 2之可變電阻裝置的示意圖； 圖4是按照本發明另一實施例顯現有效直線電阻特性 之可變電阻裝置的立面圖； 圖5 a是按照本發明另一實施例顯現有效直線電阻特 性之可變電阻裝置的平面圖； 圖5 b是圖5 a之可變電阻裝置的立面圖； 圖6 a是按照本發明之實施例顯現有效平行路徑電阻 特性之可變電阻裝置的示意圖，； 圖6 b是按照本發明另一實施例顯現有效平行路徑電 阻特性之可變電阻裝置的示意圖，； 圖7是按照本發明另一實施例顯現有效平行路徑電阻 特性之可變電阻裝置的示意圖，； 圖8是按照本發明另一實施例顯現有效平行路徑電阻 « ml · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .•裝 1T-------r.si. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9 - 476074 A7 B7 五、發明說明（7 ) &丨生之可變電阻裝置的部分剖面圖； 圖9 a — 9 c的示意圖是說明圖8之可變電阻裝置中 不同接觸位置的平行路徑； 圖1 0的曲線顯示圖8之可變電阻裝置的有效電阻是 接觸位置間之距離的函數； 圖1 1 a是說明按照本發明另一實施例，圖8之可變 電阻裝置中一段基底的導電絲模型的示意圖； 圖1 1 b是說明按照本發明另一實施例，圖8之可變 電阻裝置中一段基底的另一導電絲模型的示意圖； 圖1 2是按照本發明另一實施例顯現有效直線電阻特 性之可變電阻裝置的分解斜視圖； 圖1 3是按照本發明另一實施例具有長方形電阻區域 顯現有效平行路徑電阻特性之可變電阻裝置的示意圖； 圖1 4是按照本發明另一實施例具有三角形電阻區域 顯現有效平行路徑電阻特性之可變電阻裝置的示意圖； 圖1 5是按照本發明另一實施例具有對數電阻區域顯 現有效平行路徑電阻特性之可變電阻裝置的示意圖； 圖1 6的曲線說明圖1 5之可變電阻裝置的有效電阻 是電阻區域之位移的函數； 圖1 7是按照本發明另一實施例具有對數導體區域顯 現有效直線電阻特性之可變電阻裝置的分解斜視圖；以及 圖1 8的曲線說明圖1 7之可變電阻裝置的有效電阻 是電阻橡膠換能器與導體區域間之接觸位置的函數； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « ϋ n an n «ϋ 1 n 一-口， emamm Βϋ flu mmmme ϋ ϋ m 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10 - 476074 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、 發明說明（8 ) 元件對照表 1 〇 電位計 1 2 電阻橡膠換能器 1 4 導體 1 6 a 第一支撐端 1 6 b 第二支撐端 1 8 滾輪機構 2 〇 可變電阻裝置 2 2 電阻橡膠構件 2 4 第一導體 2 6 第二導體 3 〇 電阻橡膠構件 3 2 第一導體 3 4 第二導體 3 6 電阻區域 3 8 電阻橡膠構件 4 0 搖桿 4 2 基底 5 〇 可變電阻裝置 5 5 間隙 5 2 導體 5 4 導體 5 6 電阻區域 6 〇 可變電阻裝置 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 476074 A7 B7 五、發明說明（9 6 2 導 體 6 4 導 體 6 5 間 隙 7 〇 搖 桿 裝 置 7 2 導 電 基 底 7 5 電 阻 表 面 7 4 電 阻 橡 膠 換 能 器 7 6 搖 桿 7 8 導 電 簧 7 7 樞 軸 1¾ 8 〇 接 觸 位 置 8 2 平行 路 徑 8 6 連 續 導 電 模 型 8 8 不 連 續 導 電 模 型 9 〇 可 變 電 阻 裝 置 9 2 電 阻 橡 膠 構 件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂-------^ — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 4 9 6 9 8 〇0 0 2 0 4 0 5 角 角 導電片 筆 可變電阻裝置 導體 導體 間隙 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- 476074 A7 B7 五、發明說明（10 ) 0 6 10 12 14 2 0 2 2 2 4 4， 3 0 電阻區域 可變電阻裝置 導體 導體 間隙 電阻區域 可變電阻裝置 導體 導體 間隙 電阻區域 三角形導電構件 可變電阻裝置 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 特定實施例描述 本發明的可變 件。例如低硬度測 電阻橡膠的優點是 型上是在很長的成 橡膠內。電阻橡膠 方塊或片的電阻。 方塊或片的電阻是 於串聯分量與並聯 的有效電阻。例如 電阻裝置包括由電阻橡膠材料製成的組 定計橡膠其內混有碳或類似碳的材料。 具有實質上均勻或均質的電阻係數，典 形處理期間將非常細的電阻顆粒混合到 材料的電阻特性，典型上是測定材料的 在方塊的對邊所量測之電阻橡膠材料正 固定的，不論正方塊的尺寸。此特性源 分量相互抵消的特性，以得到材料方塊 ，當對邊電阻爲1 Ω的兩個電阻橡膠材料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 476074 A7 B7 五、發明說明（11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 方塊串聯在一起時，由於長度加倍，有效電阻變成2 Ω。經 由沿著這方個方塊的側邊再耦合另外兩塊以形成較大方塊 時，有效電阻是倒數和的倒數。倒數的和是1 / 2 Ω — 1 + = 1Ω— 1。因此，由4個小方塊所構成之大方 塊的有效電阻是1 Ω，與每一個小方塊的電阻相同。在下文 中將更詳細討論電阻橡膠材料的串聯電阻或直線電阻分量 與並聯電阻或平行路徑電阻分量。 所使用之電阻橡膠材料的每平方電阻，典型上大約在 1 0 — 1 0 0Ω/平方的範圍。在某些應用中，可變電阻裝 置具有一適度的電阻，大約低於5 0，0 0 0 Ω。在某些應 用中，包括搖桿或其它的指標裝置，電阻的典型範圍在 1，0 0 0到2 5，〇 〇 ο Ω之間。優點是，電阻橡膠材料 可以製造成所要的形狀，經由改變橡膠材料內電阻顆粒的 數量，可以得到電阻係數範圍很大的材料。 由電阻橡膠材料所製成之可變電阻裝置的電阻反應可 歸因爲3類特性：材料特性、電氣特性、機械特性。 A ·材料特性 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當電阻橡膠材料受到拉伸時電阻增加，當受到壓縮或 壓力時電阻降低。電阻橡膠材料的變形度致使它比不會像 電阻橡膠材料般變形的材料更具多樣性。電阻橡膠材料的 電阻隨著溫度增加而增加，隨著溫度降低而減小。 B ·電氣特性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐）_ 14 - 476074 A7 B7_ 五、發明說明（12 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電阻橡膠之有效電阻的分量，通常是結合直線路徑電 阻分量與平行路徑電阻分量。直線路徑電阻分量或直線電 阻分量類似電阻器的串聯，兩接觸位置間的直線電阻分量 隨著兩接觸位置間的距離增加而增加，就如同當各個獨立 之電路器串聯的數量增加時有效電阻增加。平行路徑電阻 分量類似電阻器的並聯，當兩接觸位置間由於幾何形狀改 變或接觸的變化致使平行路徑的數量增加，平行路徑電阻 分量將降低，就如同當各個獨立之電路器並聯的數量增加 時有效電阻降低。 爲證明直線電阻特性與平行路徑電阻特性，在本文中 將描述可變電阻裝置的特定實例。在某些例中，直線電阻 是主要的工作模式。在其它的實例中，以平行路徑電阻特 性爲主。 1 ·直線路徑電阻 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 提供可變電阻裝置的途徑之一是當兩接觸位置間的距 離改變時，將平行路徑電阻分量保持在至少實質不變的位 準，以直線電阻爲主的模式操作。平行路徑電阻分量隨著 幾何形狀的改變及接觸的改變而變。如果可變電阻裝置的 幾何形狀、接觸位置及接觸面經過選擇，以使得當接觸位 置移動時兩接觸位置間之平行路徑的數量實質上不改變’ 如此，平行路徑電阻分量即可保持實質不變。 圖1 a - 1 c顯示電位計1 0的例子。電阻橡膠換能 器1 2與導體或導電基底1 4 ft鄰且大致平行地配置。在 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476074 A7 _________ B7____ 五、發明說明（13 ) 電阻橡膠換能器1 2的兩端由端點支撐物1 6 a及1 6 b 支撐，通常與導體1 4間隔一小段距離。配置一滾子或滾 輪機構1 8提供施加於換能器1 2上偏斜換能器· 1 2的力 ’以使換能器1 2之兩端點間不同的位置與導體1 4接觸 ，如圖1 a - 1 c所示。在本實施例中，電阻橡膠換能器 1 2毗鄰第一支撐端1 6 a的一端接地，在毗鄰第二支撐 端1 6 b的另一端施加電壓V。當滾輪機構1 8偏斜換能 器1 2使其不同的位置與導體1 4接觸時’當接觸位置朝 施加電壓V的端點接近時，沿著換能器1 2長度方向所量 測到的電壓增加。在換能器1 2兩端點間所取得的電阻讀 數R，隨著接觸位置d而改變。此說明於圖1 d ° 圖2顯示換能器1 2與導體1 4具有大致固定的寬度 ，且滾輪機構1 8的設置使換能器1 2與導體1 4間的接 觸面積在不同的接觸位置保持大致不變。接觸面積最好是 延伸橫跨換能器1 2的整個寬度’此寬度約爲換_能器1 2 在接觸位置處之截面之周長的一實質部分（幾乎一半）。 電阻橡膠換能器1 2具有實質上均勻的截面’以及’電阻 橡膠以具有實質上均勻的電阻特性爲佳。施加在換能器 1 2端點上的電壓v實質上橫過整個截面。做到此的方法 是以一導電帽或導電的端點支撐物1 6 b覆蓋住整個端， 並經由導電的端點支撐物1 6 b施加電壓。換能器1 2的 另一端接地，最好也能覆蓋整個截面’例如以接地的導電 端點支撐物1 6 a覆蓋住整個端。此端也可施加與電壓V 不同的另一電壓，以在換能器1 2的兩端間產生電壓差。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -ί·裝--------訂------- 476074 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（14 ) 在特定的實施例中，電阻橡膠換能器1 2的厚度遠小於它 的寬度與長度（例如，寬度至少是厚度的5倍），以使換 能器1 2是一薄的長條，如實施例中所示的平扁且直的長 條。 來自換能器1 2之電壓施加端的電流，經由沿著換能 器1 2長度方向延伸的平行路徑到達換能器1 2的接地端 。以可變電阻裝置1 〇而言，當接觸位置沿著長度方向移 動橫過換能器時，電阻橡膠換能器1 2與導體1 4間的接 觸面實質上不變，平行路徑的數量也保持實質不變。結果 是’平行路徑電阻分量實質上保持常數，以使裝置1 0之 有效電阻的改變乃是由於接觸位置的改變，實質上等於直 線電阻分量的改變。典型上，由於電阻橡膠材料均勻的幾 何形狀及均質的電阻特性，相對於接觸位置之位移的直線 電阻分量，實質上是以線性方式改變（見圖1 d )。圖3 顯不圖1 一 2之電位計1 0的示意圖。 另一種可變電阻裝置2 0如圖4所示，其操作也是以 直線電阻原理爲主。裝置2 0 —般包括長形的電阻橡膠構 件2 2，它具有實質上均勻的截面。例如，構件2 2可以 與圖2之電阻橡膠換能器1 2相同。電阻橡膠構件2 2的 一端親合到弟一導體2 4，以實質橫過整個截面爲佳。第 二導體2 6與電阻橡膠構件2 2移動接觸，沿著它的長度 方向定義一相對於第一導體2 4的可變距離，在此實施例 中，可移動的第二導體2 6包括一滾子，它的彎曲表面與 電阻橡膠構件2 2的表面滾動接觸。可移動的導體2 6與 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------—訂·！1 Φ 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱） -17- 476074 A7 B7 五、發明說明（15) 電阻橡膠構件間的接觸面實質上不變，最好是延伸橫過構 件2 2的整個寬度，而此寬度約爲構件2 2在接觸位置處 之截面之固長的一實質部分（幾乎一半）〇按此方法，在 第二導體2 6相對於第一導體2 4移動期間，第一導體 2 4與第二導體2 6間之平行路徑的數量實質上不會改變 。可變電阻裝置2 0的有效電阻顯現直線電阻的特性，當 第一導體2 4與第二導體2 6間可變的距離增加或減少時 ，電阻也跟著增加或減少。如果電阻橡膠材料的電阻特性 實質上均勻，有效電阻的改變實質上與第一導體2 4及第 二導體2 6間之距離的改變呈線性關係，與圖1 d所示的 方式相同。 可變電阻裝置3 0的另一例顯示於圖5 a及5 b ，使 用兩個縱列的導體3 2、3 4。兩個導體3 2、3 4的表 面與電阻表面或區域3 6接觸，導體相互間的距離是一變 數。在所示的實施例中，導體3 2、3 4是長形構件，具 有實質不變的寬度，它們之間的距離，從每一個導體3 2 、3 4的一端向另一端增加。電阻區域3 6的第一接觸面 與第一導體3 2的第一導體表面以及第二接觸面與第二導 體3 4的第二導體表面移動接觸。圖5 a顯示區域3 6移 動的位置3 6 a、3 6 b。在區域3 6移動到位置3 6 a 、3 6 b期間，第一接觸面與第二接觸面實質上保持不變 。在所示的實施例中，電阻區域3 6在面積與圓形的形狀 上實質保持不變。圖5 b顯示電阻橡膠構件3 8的實施例 ，它提供圓形的電阻區域3 6。電阻橡膠構件3 8包括一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝 訂------l·!%, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476074 3 4接觸。當 A7 B7 五、發明說明（16 ) 曲面的電阻表面，它由搖桿40操作，與導體32、34 滾動接觸。在所示的實施例中，導體3 2、3 4配置在一 基底4 2上，電阻橡膠構件3 8彈性地支撐在基底4 2上 。當力施加到搖桿4 0將電阻橡膠構件3 8向下推向基底 4 2，它構成一電阻區域3 6與導體 力在導體3 2、3 4的方向移動時，區域3 6移動到位置 3 6 a、3 6 b。當力被移開時，具彈性的電阻橡膠構件 3 8回到靜止的位置，如圖5 b所示，在導體3 2、3 4 的上方。電阻橡膠構件3 8的厚度最好實質上小於電阻區 域之面積的平方根。例如，厚度大約小於電阻區域之面積 平方根的1 / 5。 橋接於兩導體表面的電阻區域3 6，是由橫過區域 3 6上之兩導體表面間的平均距離定義。由於在區域內的 距離典型上是一變數，因此使用平均距離是必須的。在指 定之可變電阻裝置3 0的幾何形狀與接觸位置，電阻橡膠 構件3 8之區域3 6與兩導體3 2、3 4間的接觸面保持 不變，兩導體3 2、3 4間平行路徑的數量實質上不會改 變。結果是，有效電阻的改變實質上是由裝置3 0的直線 電阻分量的改變所控制，它隨著兩導體3 2、3 4與電阻 區域3 6接觸部分之導體表面間的平均距離增加或減少而 增加或減少。如果平均距離實質上隨著導體3 2、3 4相 對於電阻區域3 6的位移線性地改變（例如，圖5 a中戶斤 示導體3 2、3 4從d i到d 2的部分），且電阻橡膠材料 的電阻特性實質上不變，則有效電阻也隨著區域3 6的位 (請先閱讀背面之注咅2事項再填寫本頁) 裝--------訂-------_--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -19- 476074 A7 ___B7______ 五、發明說明（17 ) 移而實質線性地改變。另者，經由安排導體3 2、3 4以 定義它們之間平均距離的特定變化（對數型），也可得到 特定非線性的電阻曲線。 & 2 ·平行路徑電阻 如果直線電阻分量保持實質不變，裝置的有效電阻呈 現平行路徑電阻的行爲。圖6及7顯示可變電阻裝置的實 例，它的操作是以平行路徑電阻模式爲主。 在圖6 a中，可變電阻裝置5 0包括一對導體5 2、 5 4，相互間間隔一間隙5 5 ，其大小實質上不變。實施 例中所顯示之導體5 2、5 4的導體表面是長方形的平面 ，直線的邊緣定義間隙5 5。在其它實施例中，定義間隙 的邊緣也可以是非線性形狀。電阻區域5 6橋接導體5 2 、5 4間的間隙，且電阻區域5 6的大小改變到區域 56a、56b。在所示的實施例中，電阻區域56是圓 形，且與導體5 2、5 4移動接觸，且其大小一般是以對 稱的方式增加到區域5 6 a 、5 6 b。在其它實施例中， 可以使用其它的區域形狀及非對稱的接觸。可移動的接觸 可以由與圖5所示之電阻構件3 8相同的電阻橡膠構件產 生，使用搖桿4 0操縱區域5 6的移動。區域5 6之面積 的改變，可以經由增加電阻橡膠構件3 8的變形產生。例 如，以較大的力向下推搖桿4 0抵壓電阻橡膠構件3 8， 以使電阻橡膠構件3 8產生較大的變形，並因此產生較大 的區域大小。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（18) 由於電阻區域5 6所橋接之導體5 2、5 4間的間隙 5 5實質上不變，因此，整體電阻的直線電阻分量實質上 不變。因此，可變電阻裝置5 0的有效電阻是由平行路徑 電阻分量所主導。電阻區域5 6與導體5 2、5 4間的接 觸面積從5 6增加到5 6 a、5 6 t)，平行路徑的數量也 跟著增加。隨著因接觸面積增加所產生的平行路徑增加， 平行路徑電阻分量降低。因此，裝置5 〇的有效電阻隨著 區域5 6到區域5 6 a、5 6 b的接觸面增加而降低。在 此結構中，導體5 2、5 4間的平行路徑電阻分量在可移 動接觸的方向減少。接觸面積的改變可以選擇以提供可變 電阻裝置5 0特定的電阻反應，例如，電阻可相對於區域 5 6往區域5 6 a、5 6 b方向的位移以線性的方式減少 〇 雖然圖6 a中顯示的電阻區域5 6是移動的，但相同 的可變電阻裝置5 0 ’ ，電阻區域5 6的大小靜止地改變 到區域5 6 a 、5 6 b ，也可顯現相同的特性，如圖6 b 所示。此外，圖6 a顯示的區域5 6保持圓形的形狀，但 在其它的實施例中，區域5 6除了尺寸改變外，也可改變 形狀（例如從圓形改變到橢圓形）。 在圖7中，可變電阻裝置6 0包括一對導體6 2、 6 4，具有形狀不均勻的導體表面，其間相隔一實質不變 的間隙6 5 ，方式與圖6 a所示的相同。電阻區域6 6是 圓形，且與導體表面移動接觸，在本實施例中導體是三角 形。當它在導體表面移動到區域6 6 a時，電阻區域6 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -21 - -------1---·11钃裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------卜！ 476074 A7 _ B7 五、發明說明（19 ) 的大小保持實質不變。除了導體表面是三角形且電阻區域 的大小實質不變之外，此裝置6 0與圖6 a的裝置5 0相 同。如同圖6 a中的裝置5 0 ，此裝置6 0中的固定間隙 6 5產生一直線電阻分量，它實質上是常數。由於導體表 面的形狀是三角形，當電阻區域6 6相對於導體6 2、 6 4移動到區域6 6 a時，區域6 6與導體6 2、6 4間 的接觸面積增加，藉以增加平fr路徑的量，並降低平行路 徑電阻分量。圖6 a之裝置5 0中接觸面積大小的改變是 由於電阻區域大小的變化，圖7之裝置6 0中接觸面積大 小的改變是由於導體表面形狀的變化。與圖6 a之裝置 5〇相較，圖7中所描繪的可變電阻裝置6 0代表以不同 的方式選擇幾何形狀、接觸位置及接觸面積，以產生同樣 是在平行路徑電阻模式下操作的另一實施例。 另一種確保持可變電阻裝置的操作是以平行路徑電阻 爲主的途徑是操縱幾何因素及接觸的變化，以使平行路徑 電阻分量實質上大於直線電阻分量。按此方法，有效電阻 的改變至少實質上等於平行路徑電阻分量的改變。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以平行路徑電阻分量爲主的可變電阻裝置如圖8所示 的搖桿裝置7 0。可變電阻搖桿裝置7 0包括導電基底 7 2、具有彎曲電阻表面7 5的電阻橡膠換能器7 4、以 及耦合到換能器7 4的搖桿7 6 ，以相對於導電基底7 2 移動換能器7 4。一導電簧7 8延伸通過位於導電基底 7 2中央區域的孔，並將換能器7 4的中央接觸部7 9彈 性地耦合到相對於導電基底7 2的固定樞軸區7 7。簧 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -22 - 476074 A7 ________B7___ 五、發明說明（2〇 ) 7 8與導電基底7 2電氣絕緣。在所示的實施例中，電壓 是經由導電簧7 8施加到電阻橡膠材料換能器7 4的中央 部。在特定的實施例中，電阻橡膠換能器7 4的厚度實質 上小於電阻表面7 5之表面積的平方根。 操作時，使用者對搖桿7 6施加一力，以相對於導電 基底7 2滾動換能器7 4，同時簧7 8以樞軸區7 7爲軸 轉動。電阻表面7 5與導電基底7 2的表面移動接觸。圖 9 a — 9 c顯示在換能器7 4之電阻表面7 5上數個可移 動的接觸位置或區域8 0 a、8 0 b、8 0 c，與施加電 壓的接觸部7 9間各有不同的距離。電流從導電簧7 8到 換能器7 4的中央接觸部7 9 ，經由換能器7 4的電阻橡 膠材料在接觸位置（8 0 a、8 0 b、8 0 c )到達導電 基底7 2，在該處讀取電壓。電流從接觸部7 9的電壓源 流過換能器7 4的電阻橡膠材料到導電基底7 2的接觸位 置，電壓將會下降。 圖9 a — 9 c圖示說明在電阻表面7 5上接觸部7 9 與可移動之接觸位置8 0 a - 8 0 c間的平行路徑8 2 a 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一 8 2 c。圖9 a — 9 c中並未顯示通過電阻橡膠換能器 7 4本體的平行路徑，只顯示在電阻表面7 5上的平行路 徑8 2 a - 8 2 c ，它也代表在接觸部7 9與可移動的接 觸位置8 0 a - 8 0 c間通過換能器7 4本體的平行路徑 數量。接觸位置8 0 a - 8 0 c之接觸面的大小最好實質 上不變。接觸面的形狀典型上也保持不變。 在圖9 a中，施加電壓的接觸部7 9與接觸位置 -23- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) §. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ----------- 五、發明說明（21 ) 8 0 a位在電阻表面7 5的中央區域，並遠離電阻表面 7 5的外緣。在此結構中，接觸部7 9與接觸位置83 被電阻橡膠材料圍繞。來自接觸部7 9的電流按排列的平 行路徑8 2 a從接觸部7 9四周的很多方向進入換能器 7 4的電阻橡膠材料，也是從圍繞著接觸位置8 〇 a的不 同方向朝向接觸位置8 0 a。反之，接觸部7 9與接觸位 置8 0 a間由它們之間之距離定義的直線電阻分量，遠小 於主要的平行路徑電阻分量。由於接觸部7 9與接觸位置 8 0 a間的距離短，電流流經的電阻橡膠材料量少，平行 路徑8 2 a的數量也較少。 在圖9 b中，接觸位置8 0 b與接觸部7 9間的距離 較遠’但仍停留在電阻表面7 5的中央區域，離開電阻表 面7 5的外緣有一段距離。由於接觸位置8 〇 b離接觸部 7 9較遠，有較多量的電阻橡膠材料，因此，有比圖9 a 多的平行路徑8 2 b供電流流過，平行路徑增加致使平行 路徑電阻分量降低。接觸部7 9與接觸位置8 0 b間較大 的距離致使直線電阻分量增加，但與增加的平行路徑數量 相較仍是很小的分量，所出現的大量平行路徑遠超過補償 直線電阻增加所需的量。因此，當接觸位置8 0 b離開固 定的中央接觸部7 9時’有效電阻降低。 最後，當接觸部7 9與接觸位置間的距離再增加，額 外產生的平行路徑將減少。在圖9 c所示的實施例中，當 接觸位置8 0 c接近電阻表面7 5的邊緣時將發生此種情 形，在該處’接觸位置8 0 c不再像圖9 a及9 b般地被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-24 -

--------·---------.---·--^--------訂-------r-- Γ%先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I 476074 A7 B7 五、發明說明（22 ) 許多電阻橡膠材料包圍。可供平行路徑8 2 c所用的電阻 橡膠材料受幾何因素的限制。同時，由於距離增加，直線 電阻分量也跟著持續增加。 圖1 0的曲線顯示有效電阻R是區域與中央接觸部 7 9間之距離D的函數。有效電阻R開始時顯現平行路徑 電阻特性，且隨著從圖9 a的接觸位置8 0 a移動到圖 9 b的接觸位置8 0 b而減少。在圖1 〇中部分的電阻曲 線實質上是線性。此情況發生於中央接觸部7 9與接觸位 置8 0 b間之距離在中等距離範圍，大約相對於電阻表面 7 5之半徑正常化後的2 · 5到6 . 5之間。當接觸位置 8 0 c接近電阻表面7 5的邊緣時，如圖9 c所示，發生 超越的情形，直線電阻分量的增加趕上平行路徑電阻分量 ，並成爲主導的分量。此超越的情形見圖1 0 ，在靠近電 阻表面7 5的邊緣，到達大約7 . 5 - 8 · 5，有效電阻 隨著區域距離的增加而上升。超越現象可用於某些應用中 ，例如開關被接觸位置8 0 c朝向電阻表面7 5的邊緣移 動而起動。 在圖8中，電阻橡膠換能器7 4在導電基底7 2的表 面滾動，且假設移動接觸被分成2或多區段（典型上是4 個區段），以提供兩軸的方向移動。圖11 a及lib顯 示不同導電模型的區段，可以用來修改可變電阻裝置7 0 的電阻特性。在圖1 1 a中，在基底上是連續的導電模型 8 6 ，而圖1 1 b顯示的是由各個導電絲所構成的導電模 型8 8。在這兩種情況中，當接觸位置向遠離中央接觸部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -25 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ a ϋ an I n ·ϋ a I I an ϋ ί ϋ I · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476074 A7 _____B7___ 五、發明說明（23 ) 7 9的方向移動時，與電阻表面7 5之區域接觸的導電材 料量增加。因此，當電阻區域從中央接觸部7 9離開，電 阻區域與導電模型8 6、8 8間的有效接觸面增加（即使 區域的大小仍保持不變），以使平行路徑的量相對於區域 距離的增加而增加。結果，有效電阻呈現更顯著的平行路 徑電阻特性’直到電阻區域接近電阻表面7 5的邊緣。圖 1 1 a與1 1 b的實施例引進了改變有效接觸面積的其它 因數，以善用可變電阻裝置7 0的有效電阻特性。 如前所述，當電阻區域的接觸位置8 2 c接近電阻表 面7 5的邊緣時（如圖9 c及1 〇所示），變成以直線電 阻分量爲主。使用此特性的另一可變電阻裝置9 0實施例 的分解圖顯示於圖1 2。裝置9 0包括一電阻橡膠構件 9 2的薄片，在本實施例中所顯示的是長方形。在角9 4 施加電壓V，另一角9 6接地。另者，第二角9 6也可施 加不同的電壓，以在電阻橡膠構件9 2上產生電壓差。導 電片9 8 —般是與電阻橡膠構件9 2平行配置，且在其上 方間隔一空間。經由筆9 9或類似物施加一力使電阻橡膠 構件9 2與導電片9 8在不同的接觸位置接觸。在此可變 電阻裝置9 0中，以直線電阻分量爲主，部分是原因是平 行路徑的形成受到角9 4、9 6缺少電阻材料包圍的限制 。由於電壓是施加在角9 4，即使當導電片9 8與電阻橡 膠構件9 2接觸的位置是在中央，所剩的平行路徑數量受 到限制。反之，在圖8所示的裝置7 0中，電壓是施加在 中央接觸部7 9 ，允許電流從很多方向流入圍繞著中央接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -26 - ------ί---.--裝--------訂-------„--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476074 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（24) 觸部7 9的電阻橡膠材料。 以上的例子說明控制幾何形狀及接觸變化的方法，以 操縱直線電阻及平行路徑電阻分量，產生具有某些所要特 性的有效電阻。 C ·機械特性 當設計可變電阻裝置時所要考慮的另一因素是選擇電 阻橡膠構件及導體的機械特性。此包括，例如，組件的形 狀及它們的結構配置，指定它們之間的交互作用及電氣接 觸。 使用電阻橡膠片1 2構成的電位計說明於圖1 - 2。 使用導電條3 2、3 4的顯示於圖5 a及5 b。使用平片 電阻橡膠的說明於圖1 2。在圖1 2的結構中，典型上可 有兩個角施加電壓，剩下的兩個角接地。從導電片9 8與 電阻橡膠構件9 2間的接觸讀取電壓，並可使用習知的方 法決定在X - Y直角座標系統上的接觸位置。此類型的可 變電阻裝置9 0例如應用於滑鼠指標器或其它的控制介面 工具。 呈曲面形狀的電阻橡膠構件顯示於圖5 b及8。圖 5 b及8的例子是搖桿或類似搖桿的結構，但此結構也可 應用於其它用途，例如壓力感應器。例如，施加到彎曲電 阻橡膠片的力是因壓力的變化所引起，彎曲電阻橡膠片與 導電基底間的.接觸面積正比於施加的壓力位準。按此方法 ，電阻的改變與壓力的改變相關，因此，量測到的電阻可 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -27- 476074 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（25) 以用來計算施加的壓力。 另一種機械形狀是桿。在圖4中顯示導電桿2 6的例 子。桿通常是產生長方形的區域。桿的結構可用來在電阻 橡膠構件上產生長方形的電阻區域。實例見圖1 3的可變 電阻裝置1 0 0 ，它與圖7的裝置6 0類似。裝置1 0〇 同樣具有一對導體1 0 2、1 〇 4，也同樣間隔一間隙 105。差異是電阻區域1〇6、106a是長方形，圖 7的電阻區域6 6、6 6 a是圓形。改變區域1 〇 6的形 狀將產生不同的電阻反應，但有效電阻仍是由平行路徑電 阻分量支配，如同圖7的裝置6 0。 電阻區域還有另一機械形狀是三角形，它可以由角錐 或楔產生。在圖1 4中，可變電阻裝置1 1 0與圖6的裝 置5 0相同，也包括一對導體1 1 2、1 1 4，間隔一間 隙1 1 5。裝置5 0是改變圓形電阻區域5 6的大小，裝 置1 1 0則是使用三角形的電阻區域1 1 6以及導體 1 1 2、1 1 4在區域1 1 6的移動方向增加接觸面積， 即使區域1 1 6的大小保持固定，也可產生與圖6所示相 同的效果。在此實施例中，由於接觸面積實質上是線性地 增加，電阻反應也實質上是線性。 在圖1 5所示的可變電阻裝置1 2 0中，三角形的電 阻區域1 2 6修改成當它與導體1 2 2、1 2 4在間隙 1 2 5的方向移動接觸時，可以產生對數的電阻反應。電 阻R的改變正比於電阻區域1 2 6在間隙1 2 5的方向位 移D的對數。圖1 6顯示電阻區域1 2 6之位移D與電阻 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

裝·-------訂---I

~ mmMt 1 ϋ ϋ I i. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -28 - 476074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A/ B7 五、發明說明（26 ) R之改變的關係。 如果圖1 - 2的實施例以三角形的導電構件1 4 ’取 代長方形的導電構件1 4，它也可產生對數電阻的反應， 如圖1 7所示的可變電阻裝置1 3 0。導體1 6 a接地而 導體1 6 b施加以電壓V。圖1 8顯示電阻橡膠換能器 1 2與導電構件1 4 ’的接觸位置與換能器1 2被施加電 壓V之導體1 6 b端間之距離與電阻R的關係曲線。 如上例的說明，電阻橡膠材料可以造形及變形以利於 具有各種不同幾何形狀及用途之可變電阻裝置的設計。此 外，由電阻橡膠材料製成的裝置更加可靠。例如，圖1 — 2所示的電位器1 0提供一電阻橡膠換能器1 2 ，與習用 裝置相較，它具有較大的接觸面積。磨耗的問題減輕。 從以上對裝置之配置與方法的描述可瞭解，僅是用來 說明本發明之原理的應用，可以做到很多其它的實施例及 修改，都不會偏離本發明在申請專利範圍中所定義的精神 與範圍。例如，可以使用其它的形狀與結構連接，以製造 具有各種不同電阻特性的可變電阻裝置。可以其它的方法 善用幾何因素與接觸變化以製造特定的電阻反應。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂-------^-- 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -29-

Claims (1)

1. 476074 A8 B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍 mSE], 第89 1 0927 1號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 90. 10.23 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • 民國90年10月修正 1 · 一種可變電阻裝置，包括： 電阻構件，包括電阻橡膠材料； 第一導體，配置成在第一接觸區上的第一接觸位置與 電阻構件電耦合；以及 第二導體，配置成在第二接觸區上的第二接觸位置與 電阻構件電耦合，第一接觸位置與第二接觸位置彼此相互 間隔一距離； 其中，在第一接觸位置之第一導體與在第二接觸位置 之第二導體間的電阻，等於直線電阻分量與平行路徑電阻 分量的和，直線電阻分量隨著第一接觸位置與第二接觸位 置間的距離增加而增加，並隨著第一接觸位置與第二接觸 位置間的距離減少而減少，平行路徑電阻分量具有依據所 選擇的第一與第二接觸位置以及所選擇的第一與第二接觸 區而預設之所需特性。 經濟部智慧財產^員工消費合阼社印焚 2 .如申請專利範圍第1項的可變電阻裝置，其中第 一及第二接觸位置以及第一及第二接觸面被選擇成提供相 對於第一接觸位置與第二接觸位置間之距離改變而言至少 實質上不變的平行路徑電阻分量，以致於在第一接觸位置 的第一導體與在第二接觸位置的第二導體間的電阻，隨著 第一接觸位置與第二接觸位置間的距離增加而增·加’以及 隨著第一接觸位置與第二接觸位置間的距離縮短而減少。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 .如申請專利範圍第2項的可變電阻裝置，其中電 阻構件具有位於兩端點間的一長度及一截.面，截面沿著長 度方向至少實質上均勻；其中.，第一接觸位置在兩端點中 的一端，第二接觸位置沿著電阻構件的兩端間之長度，可在 電阻表面移動；且其中第一接觸區至少實質包括位於第一 接觸位置之電阻構件的整個截面，以及第二接觸區至少實 質上不變，且包括電阻構件之電阻表面區域，該電阻表面 區域在第二接觸·位置之電阻構件的剖面之周圍的實質部份 上延伸。 4 .如申請專利範圍第3項的可變電阻裝置，其中電 阻構件具有寬度及實質上小於寬度之厚度；以及其中第二 接觸區至少實質地延伸通過第二接觸位置處的電阻構件之 一側上的寬度。 5 .如申請專利範圍第4項的可變電阻裝置，其中電 阻構件的寬度至少大約是厚度的5倍。 6 .如申請專利範圍第3項的可變電阻裝置，其中電 阻表面實質上是平面。 7 .如申請專利範圍第3項的可變電阻裝置，其中至 _少部分的電阻構件沿著長度方向實質上是線性的。 8 .如申請專利範圍第3項的可變電阻裝置，其中第 二導體是沿著電阻構件至少部分的長度配置，且與電阻構 件間隔，第二導體與電阻構件中至少一者可以偏移以與第 二導體及電阻構件中另一者在電阻構件上不同的·第二接觸 位置接觸。 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T -f- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2- 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第3項的可變電阻裝置，其中第 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 二導體具有曲面，該曲面可在沿著電阻構件的長度之電阻 表面上滾動。 ^ 1〇.如申請專利範圍第3項的可變電阻裝置，其中 分別相對於電阻構件至少部份長度上第一接觸位置與第二 接觸位置間之距離的增加及減少而言，電阻實質上是線性 增加及減少。 1 1 .如申請專利範圍第3項的可變電阻裝置，其中 在電阻構件之一端的第一接觸位置之第一導體被施加以電 壓，以及，電阻構件的另一端被接地或施加以與第一接觸 位置之電壓不同的另一電壓。 經濟部智慧財產^員工消費合阼钍印製 i 2 .如申請專利範圍第2項的可變電阻裝置，其中 ，第一導體包括第一導體表面以及第二導體包括第二導體 表面，該第二導體表面相對於第一導體表面至少實質地固 定，且以可變距離與第一導體表面相間隔；以及，其中電 阻構件具有一電阻區域，用以可移動地接觸第一接觸區上 的第一導體表面的以及第二接觸區上的第二導體表面，第 一接觸區至少實質上不變，以及第二接觸面至少實質上不 _變，該電阻區域以平均距離橋接第一接觸位置的第一導體 表面與第二接觸位置的第二導體表面，以致於在第一接觸 位置的第一導體與在第二接觸位置的第二導體間的電阻， 隨著第一接觸位置與第二接觸位置間的平均距離增加而增 加，以及，隨著第一接觸位置與第二接觸位置間的平均距 離減少而減少。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項的可變電阻裝置，其 中第一導體表面包括第一縱向導體表面以及第二導體表面 包括第二縱向導體表面。 . 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項的可變電阻裝置，其 中第一縱向導體表面包括第一導體條，該第一導體條至少 實質上是線性的且具有至少實質上不變之第一寬度，以及 第二縱向導體表面包括第二導體條，該第二導體條至少實 質上是線性的且具有至少實質上不變的第二寬度，第二導 體條與第一導體條不平行。 1 5 ·如申請專利範圍第1 2項的可變電阻裝置，其 中電阻構件具有實質上小於電阻區域之面積的平方根之厚 度。 1 6 .如申請專利範圍第1 2項的可變電阻裝置，其 中電阻區域至少實質上是圓形或長方形或三角形。 1 7 ·如申請專利範圍第1 2項的可變電阻裝置，其 中電阻區域至少實質上面積不變。 1 8 ·如申請專利範圍第1項的可變電阻裝置，其中 第一及第二接觸位置與第一及第二接觸區係選擇成直線電 阻分量實質上大於平行路徑電阻分量，且在第一接觸位置 之第一導體在與在第二接觸位置之第二導體間的電阻變化 ，至少實質上等於第一導體與第二導體間的直線電阻分量 之變化。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項的可變電阻·裝置，其 中電阻構件包括電阻片，該電阻片具有角落部，該角落部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、v$ T 經濟部智慧財產笱員X.消費合阼fi卬說 476074 A8 B8 C8 D8 ___ 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 與被施加電壓之第一導體耦合，以及，其中，第二導體配 置成可移動地接觸在第二接觸位置之電阻片，以致於在角 落部之第一導體與在第二接觸·位置的第二導體之間的電阻 改變，至少實質上等於角落部的第一導體與在第二接觸位 置的第二導體間直線電阻分量的改變。 2 0 ·如申請專利範圍第1項的可變電阻裝置，其中 第一接觸位置與第二接觸位置間的距離至少實質上不變， 且直線電阻分量至少實質上不變，以致於在第一接觸位置 之第一導體與在第二接觸位置之第二導體之間電阻的改變 ，至少實質上等於在第一接觸位置之第一導體與在第二接 觸位置之第二導體間平行路徑電阻分量的改變。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項的可變電阻裝置，其 中第一及第二接觸區中至少一者是可變的，平行路徑電阻 分量大體上隨著第一及第二接觸區中至少一者的增加而減 少。 經濟郎1 曰慧讨4苟員11肖彖合泎汪卬楚 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項的可變電阻裝置，其 中電阻構件具有可變的電阻區域，該電阻區域以可變的第 一接觸區及可變的第二接觸區中至少一者接觸第一及第二 ，導體。 2 3 ·如申請專利範圍第2 1項的可變電阻裝置，其 中第一導體具有第一邊緣，第二導體具有第二邊緣，第二 邊緣與第一邊緣間隔一距離，該距離至少實質上固定的； 以及，其中的電阻構件具有電阻區域，該電阻區域橫跨第 一邊緣及第二邊緣與第一及第二導體移動接觸，以產生可 本^張尺度適用中國國家標準（〇犯）八4規格（210/297公釐) -5 - "" 一 " 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ^ 變的第一接觸區與可變的第二接觸區中至少一者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項的可變電阻裝置，其 中電阻區域的大小至少實質上.不變；以及其中第一及第二 導體中至少一者具有一不均勻的接觸表面以與電阻區域移 動接觸，以產生可變的第一接觸區與可變的第二接觸區中 至少一者。 2 5 ·如申請專利範圍第2 3項的可變電阻裝置，其 中可變的第一接觸區與可變的第二接觸區中至少之一在電 阻區域與第一及第二導體可移動接觸的方向上連續地增加 ，第一導體與第二導體間的平行路徑電阻分量在可移動接 觸的方向減少。 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項的可變電阻裝置，其 中可變的第一接觸區與可變的第二接觸區至少之一增加， 如此’第一導體與第二導體間的平行路徑電阻分量在移動 接觸的方向實質上線性地減少。 2 7 ·如申請專利範圍第2 3項的可變電阻裝置，其 中的電阻區域至少實質上是圓形或長方形或三角形。 經濟郎智慧財4¾員工消費合阼注卬楚 2 8 ·如申請專利範圍第2 1項的可變電阻裝置，其 中的電阻構件具有電阻區域，該電阻區域可變形以與第一 及第二導體可變地接觸，以便產生可變的第一接觸區與可 變的第二接觸區中至少之一。 2 9 .如申請專利範圍第1項的可變電阻裝置，其中 第一與第二接觸位置以及第一與第二接觸區係選·擇成使得 平行路徑電阻分量實質上大於直線電阻分量，以及在第一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ： 一 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 接觸位置的第一導體與在第二接觸位置的第二導體之間的 電阻變化至少實質上等於第一導體與第二導體間的平行路 徑電阻分量之變化。 · 3〇.如申請專利範圍第2 9項的可變電阻裝置，其 中電阻構件具有設有外-邊界的電阻表面，該電阻表面分 別在第一及第二接觸位置接觸第一及第二導體，第一及第 二接觸位置被配置在離開電阻表面的外邊界。 3 1 .如申請專利範圍第3 0項的可變電阻裝置，其 中第一接觸位置至少實質上固定在電阻表面上。 3 2 .如申請專利範圍第3 1項的可變電阻裝置，其 中第二接觸位置可在電阻表面上相對於第一接觸位置移動 0 3 3 .如申請專利範圍第3 2項的可變電阻裝置，其 中在第一接觸位置的第一導體與在第二接觸位置的第二導 體之間的平行路徑電阻分量隨著第一接觸位置與第二接觸 位置間的距離增加而減少。 3 4 ·如申請專利範圍第3 3項的可變電阻裝置，其 中，在至少部分的電阻表面上，平行路徑電阻分量以實質 _上線性的方式隨著第一接觸位置與第二接觸位置間的距離 增加而減少。 ， 3 5 .如申請專利範圍第3 2項的可變電阻裝置，其 中在第一接觸位置的第一接觸區至少實質上不變，以及在 第二接觸位置的第二接觸區至少實質上不變。 3 6 .如申請專利範圍第3 1項的可變電阻裝置，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ " 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 中第一接觸位置大致上是固定在電阻表面的中央區域。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 7 .如申請專利範圍第3 6項的可變電阻裝置，其 中第二導體包括第二導體表面·；以及，其中電阻表面與第 二導體表面中至少之一包括凸出曲面，以在電阻表面與第 二導體表面間提供滾動接觸。 3 8 ·如申請專利範圍第3 7項的可變電阻裝置，其 中第二導體表面包括導電部分及非導電部分，在至少部分 的第二導電表面上，隨著與第一接觸位置間的距離增加， 導電部分比例地增加，非導電部分比例地減少。 3 9 ·如申請專利範圍第3 8項的可變電阻裝置，其 中’隨著與第一接觸位置間的距離增加，導電部分依比例 逐漸增加，非導電部分依比例逐漸減少。 4 0 ·如申請專利範圍第3 7項的可變電阻裝置，其 中，電阻表面與第二導體表面中至少之一包括凸出曲面， 電阻表面與第二導體表面中的另一者包括實質的平面。 經濟部智慧財產局員工消費合泎社印製 4 1 ·如申請專利範圍第3 7項的可變電阻裝置，其 中第二導體表面大致上具有外邊界與內邊界的環形，第二 導體表面的內邊界與電阻表面的第一接觸位置相間隔。 4 2 ·如申請專利範圍第3 6項的可變電阻裝置，其 中電阻構件由簧彈在第一接觸位置彈.性地支撐。 4 3 ·如申請專利範圍第4 2項的可變電阻裝置，其 中第一導體包括彈簧。 ^ 4 4 ·如申請專利範圍第3 6項的可變電阻裝置，其 中弟一'導體被施加電壓。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 5 ·如申請專利範圍第3 0項的可變電阻裝置，其 中第一與第二接觸位置間的距離至少實質上固定，以及， 平行路徑電阻分量隨著在第一接觸位置的第一接觸區與在 第二接觸位置的第二接觸區中至少之一增加而減少。 4 6 ·如申請專利範圍第4 5項的可變電阻裝置，其 中第一與第二接觸位置至少實質上固定。 4 7 ·如申請專利範圍第4 5項的可變電阻裝置，其 中第一接觸位置一般是固定在電阻表面的中央區域。 4 8 ·如申請專利範圍第’ 4 5項的可變電阻裝置，其 中的電阻表面可以變形，以與第一及第二導體可變地接觸 ，以產生可變的第一接觸區及可變的第二接觸區中至少之 一，在第一接觸位置的第一導體與在第二接觸位置的第二 導體間的平行路徑電阻分量，大體上是隨著第一及第二接 觸面中至少之一的增加而減少。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 9 .如申請專利範圍第1項的可變電阻裝置，其中 的電阻構件具有電阻表面，用以在第一及第二接觸位置分 別接觸第一及第二導體，該電阻表面具有外邊界以及厚度 ，該厚度實質上小於電阻表面之表面積的平方根；其中’ _當第一及第二接觸位置都配置成離開電阻表面的外邊界時 ，在第一接觸位置的第一導體與在第二接觸位置的第二導 體間的平行路徑電阻分量，實質上大於直線電阻分量；以 及，當第一及第二接觸位置中至少之一位在或接近電阻表 面的外邊界時，在第一接觸位置的第一導體與在第二接觸 位置的第二導體間的直線電阻分量，實質上大於平行路徑 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 476074 其 第二導 A8 Β8 C8 D8 t、申請專利範圍 電阻分量。 5〇.如申請專利範圍第4 9項的可變電阻裝置 中第一接觸位置一般是固定在電阻表面的中央區域。 5 1 .如申請專利範圍第5 0項的可變電阻裝置，其 中第二接觸位置可相對於第一接觸位置移動，在第一接觸 位置的第一導體與在第二接觸位置的第二導體間的直線電 阻分量，隨著第一接觸位置與第二接觸位置間距離的增加 而增加，在第一接觸位置的第一導體與在第二接觸位置的 第二導體間的平行路徑電阻分量，隨著第一接觸位置與第 5 2 .如申請專利範圍第5 1項的可變電阻裝置，其 中在第一接觸位置的第一接觸區至少實質上不變，以及在 第二接觸位置的第二接觸區至少實質上不變。 5 3 .如申請專利範圍第5 2項的可變電阻裝置，其 中在第一接觸位置的第一導體與在第二 體間的電阻開始時隨著第一接觸位置與第二接觸位置間的 距離增加而減少，直到第二接觸位置緊密地接近邊界位置 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產¾員工消費合阼fi印製 的 面 表 阻 電 達 到 置 位 觸 接 二 第 到 直 此。 因加 ,增 止阻 爲電 時 界 其 ’ ’ 及 置以 裝； 阻處 電界 變邊 可的 的面 項表 9 阻 4 電 第近 圍靠 範或 利在 專置 請 配 申置 如位 .觸 4 接 5 一 第 中 置著 位隨 觸， 接阻 一 電 第的 在間 ， 隱 SRn 動導 移二 可第 上的 面置 表位 加 增 而 加 增 離 距 的 間 置 位 阻觸® 電接妾 在一一 Π 置第第 位在與 觸與置 接體位 二導觸 第 I 接 中第 一 其之第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 - 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 5 ·如申請專利範圍第1項的可變電阻裝置，其中 ，.當第一接觸位置與第二接觸位置間的電阻構件經歷拉伸 變形時，在第一接觸位置的第一導體與在第二接觸位置的 第二導體間的電阻增加。 5 6 ·如申請專利範圍第1項的可變電阻裝置，其中 ，當電阻構件在第一接觸位置與第二接觸位置間送受壓力 時，在第一接觸位置的第一導體與在第二接觸位置的第二 導體間的電阻減少。 5 7 .如申請專利範圍第_ 1項的可變電阻裝置，其中 ，當電阻構件在第一接觸位置與第二接觸位置間經歷溫度 上升時，在第一接觸位置的第一導體與在第二接觸位置的 第二導體間的電阻增加，且當電阻構件在第一接觸位置與 第二接觸位置間經歷溫度下降時會減少。 5 8 . —種從電阻構件提供可變電阻的方法，該方法 包括： 將第一導體與在第一接觸區的第一位置的電阻構件電氣 親合 * 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 將第二導體與在第二接觸區的第二位置的電阻構件電氣 親合， 改變第一位置、第一位置、弟一接觸區及第—接觸區 中至少之一，以產生第一導體與第二導體間電阻的改變， 第一導體與第二導體間的電阻包括直線電阻分量與平行路 徑電阻分量，直線電阻分量隨著第一位置與第二位置間的 距離增加而增加，以及隨著第一位置與第二位置間的距離 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公ϋ 「11 - ： 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 減少而減少，平行路徑電阻分量具有根據所選擇的第與 第二位置以及所選擇的第一與第二接觸區之預設的所要特 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 性。 5 9 .如申請專利範圍第5 8項的方法’其中第一與 第二位置以及第一與第二接觸面係選擇成提供一平行路徑 電阻分量，該平行路徑電阻分量相對於第一位置與第二位 置間距離的改變至少實質上不變’以致於在第一位置的第 一導體與在第二位置間的第二導體之電阻’隨著第一位置 與第二位置間的距離增加而增加，並隨著第一位置與第二 位置間的距離減少而減少。 6〇·如申請專利範圍第5 8項的方法，其中第一與 第二位置以及第一與第二接觸區係選擇成直線電阻分量實 質上大於平行路徑電阻分量，以及在第一位置的第一導體 與在第二位置間的第二導體之間的電阻之變化，至少實質 上等於第一導體與第二導體間的直線電阻分量之變化。 6 1 .如申請專利範圍第5 8項的方法，其中第一位 置與第二位置間的距離至少實質上不變，且直線電阻分量 至少實質上不變，以致於在第一位置的第一導體與在第二 .位置的第二導體間的電阻變化，至少實質上等於在第一位 置的第一導體與在第二位置的第二導體間之平行路徑電阻 分量的變化。 6 2 .如申請專利範圍第5 8項的方法，其中第一與 第二位置以及第一與第二接觸區係選擇成平行路徑電阻分 量實質上大於直線電阻分量，以及，在第一位置之第一導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12 - 476074 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 體與在第二位置的第二導體間之電阻的改變，至少實質上 等於第一導體與第二導體間平行路徑電阻分量的改變。 6 3 ·如申請專利範圍第.5 8項的方法，進一步包括 拉伸第一位置與第二位置間電阻構件的步驟，以增加在第 一位置的第一導體與在第二位置的第二導體間的電阻。 6 4 .如申請專利範圍第5 8項的方法，又包括步驟 ，用以在第一接觸位置與第二位置間的電阻構件上施加壓 力以減少在第一位置的第一導體與在第二位置的第二導體 間的電阻。 6 5 ·如申請專利範圍第5 8項的方法，又包括步驟 ，用於增加電阻構件在第一位置與第二位置間的溫度，以 增加在第一位置的第一導體與在第二位置的第二導體間的 電阻，或減少電阻構件在第一位置與第二位置間的溫度， 以減少在第一位置的第一導體與在第二位置的第二導體間 的電阻。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13 -