TWI567769B

TWI567769B - Press the sensing device

Info

Publication number: TWI567769B
Application number: TW104121162A
Authority: TW
Inventors: zi-xuan Huang; Wei-Liang Liu
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-21
Also published as: TW201701315A

Description

按壓感測裝置

本發明係關於一種按壓感測裝置，尤其是指一種佈線結構具有初始電阻值之按壓感測裝置。

一直以來，按壓感測裝置普遍應用於各種產品中，其係用於感測使用者按壓之力道，隨著力道不同而執行相對應之功能。其中，請參閱第一圖，第一圖係顯示本發明先前技術之按壓感測裝置之立體分解示意圖，一般來說，現有之按壓感測裝置PA1包含一第一層板PA11、一分隔元件PA12、一第二層板PA13以及一按壓元件PA14，第一層板PA11上之導電層PA111係以銀製成而為一銀導電層，分隔元件PA12係分隔第一層板PA11與第二層板PA13，而第二層板PA13設有一電路佈線結構PA131，電路佈線結構PA131係由一第一指叉電路PA1311與一第二指叉電路PA1312所組成，第一指叉電路PA1311與第二指叉電路PA1312中之指叉部(圖未標示)係彼此交錯排列而未連接而未彼此導通，因而有接近無限大之電阻值。

也由於上述之設計，請參閱第二圖，第二圖係顯示本發明先前技術之電阻對力量之波形示意圖，使用者經由按壓元件PA14接觸導電層PA111而使導電層PA111接觸電路佈線結構PA131的過程中，由於是自無限大之電阻值驟降至較小之電阻值，因而會造成較大斜率之降幅(如第二圖之區間A所示)，使得一般業者在電路設計的使用上會濾除(即不採用)區間A之波形而僅採用區間B之波形，因此，如何設計出斜率較小之波形是本領域所屬技術人員所欲克服之難題。

有鑒於先前技術中，現有按壓感測裝置所配置出之電阻對力量之波形中，普遍具有斜率較陡峭之問題。緣此，本發明之主要目的在於提供一種按壓感測裝置，其係於板層上設有初始即導通之佈線結構，藉以解決現有技術之問題。

為解決習知技術所存在的問題，本發明所採用之必要技術手段為提供一種按壓感測裝置，包含一第一層板、一分隔元件與一第二層板，第一層板包含一第一層板本體與一導電層，第一層板本體具有一第一內側配置面，導電層係設置於第一內側配置面，並形成一操作區域。分隔元件係連結於第一層板，第二層板係藉由分隔元件而與第一層板相間隔而使第一層板與第二層板之間具有一分隔空間，並包含一第二層板本體與一電阻電路。第二層板本體係具有一面向第一內側配置面之第二內側配置面。電阻電路係佈置於第二內側配置面，並對應於操作區域而設置，具有一初始電阻值，並且包含一輸入端、一彎折導線與一輸出端，彎折導線係對應於操作區域而分佈，並自輸入端經由多次彎折而延伸至一導線輸出端，輸出端係連接於導線輸出端。其中，第一層板本體與第二層板本體中之至少一者為一軟性層板，當軟性層板受按壓而使導電層與電阻電路中之一者穿過分隔空間而與另一者於一涵蓋彎折導線之接觸區域相接觸時，輸入端經彎折導線、接觸區域所對應之部分導電層與輸出端而形成一按壓電阻值，按壓電阻值係小於初始電阻值。

另外，上述按壓感測裝置之附屬技術手段之較佳實施例中，第一層板本體具有一第一外側配置面，第二層板本體具有一第二外側配置面，第一外側配置面與第二外側配置面中之一者設有一按壓元件，且按壓元件係為一橡膠。此外，導電層係為一碳導電層，導電層之材料電阻值與電阻電路之材料電阻值之比值範圍係為0.1至10分隔元件係為墊片與一墊圈中之一者，分隔元件係環繞彎折導線，軟性層板係為一聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)層板、一聚醯亞胺(Polyimide；PI)層板、一聚醚碸樹脂(Polyether sulfones；PES)與一聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)層板中之一者。

另外，上述按壓感測裝置之附屬技術手段之較佳實施例中，彎折導線係圍繞出一預留區域，預留區域係供設置至少一發光組件，發光組件係為一發光二極體(Light Emitting Diode；LED)、一有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode；OLED) 與一主動式矩陣有機發光二極體(Active-matrix Organic Light Emitting Diode；LED)中之至少一者。

因此，在採用了本發明所提供之按壓感測裝置，相較於習知技術應不難看出，由於佈線結構之輸入端、輸出端與彎折導線初始即處於導通狀態，因此相對於按壓後之按壓電阻值並不會差距過大而造成波形有驟降之情形，因此使用者在實際使用時可大幅增加方便性。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

PA1‧‧‧按壓感測裝置

PA11‧‧‧第一層板

PA111‧‧‧導電層

PA12‧‧‧分隔元件

PA13‧‧‧第二層板

PA131‧‧‧電路佈線結構

PA1311‧‧‧第一指叉電路

PA1312‧‧‧第二指叉電路

PA14‧‧‧按壓元件

1‧‧‧按壓感測裝置

11‧‧‧第一層板

111‧‧‧第一層板本體

1111‧‧‧第一內側配置面

1112‧‧‧第一外側配置面

11121‧‧‧按壓元件

112‧‧‧導電層

12‧‧‧分隔元件

13‧‧‧第二層板

131‧‧‧第二層板本體

1311‧‧‧第二內側配置面

1312‧‧‧第二外側配置面

132‧‧‧電阻電路

1321‧‧‧輸入端

1322、1322a、1322b‧‧‧彎折導線

13221‧‧‧導線輸出端

1323‧‧‧輸出端

A、B‧‧‧區間

A1‧‧‧操作區域

A2、A3‧‧‧接觸區域

A4、A5‧‧‧預留區域

S‧‧‧分隔空間

第一圖係顯示本發明先前技術之按壓感測裝置之立體分解示意圖；第二圖係顯示本發明先前技術之電阻對力量之波形示意圖；第三圖係顯示本發明第一較佳實施例之按壓感測裝置之立體示意圖；第四圖係顯示本發明第一較佳實施例之按壓感測裝置之第一分解示意圖；第五圖係顯示本發明第一較佳實施例之按壓感測裝置之第二分解示意圖；第六圖係顯示本發明第一較佳實施例之按壓感測裝置之剖面示意圖；第七圖係顯示本發明第一較佳實施例之電阻線路之上視圖；第八圖係顯示本發明第一較佳實施例與先前技術之電阻對力量之波形比較示意圖；第九圖係顯示本發明第二較佳實施例之電阻電路之上視圖；以及第十圖係顯示本發明第三較佳實施例之電阻電路之上視圖。

由於本發明所提供之按壓感測裝置中，其相關實施方式不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉一較佳實施例加以具體說明。

請一併參閱第三圖至第八圖，第三圖係顯示本發明第一較佳實施例之按壓感測裝置之立體示意圖，第四圖係顯示本發明第一較佳實施例之按壓感測裝置之第一分解示意圖，第五圖係顯示本發明第一較佳實施例之按壓感測裝置之第二分解示意圖，第六圖係顯示本發明第一較佳實施例之按壓感測裝置之剖面示意圖，第七圖係顯示本發明第一較佳實施例之電阻線路之上視圖，第八圖係顯示本發明第一較佳實施例與先前技術之電阻對力量之波形比較示意圖。

如圖所示，本發明較佳實施例所提供之按壓感測裝置1包含一第一層板11、一分隔元件12與一第二層板13，第一層板11包含一第一層板本體111與一導電層112，第一層板本體111具有一第一內側配置面1111以及一第一外側配置面1112，導電層112係設置於第一內側配置面1111，並形成一操作區域A1，第一外側配置面1112上係設有一按壓元件11121，按壓元件11121係為橡膠(即材質為橡膠，其他實施例中可為其他具有彈性之物件)而大致成立方體之結構，且接觸於第一外側配置面1112之面積可略與操作區域A1相等，但其他實施例中不限於此。其中，導電層112係為一碳導電層，其係作為壓力感應層以感應按壓之力道，具體來說，導電層112係由碳漆所佈設而成。

分隔元件12係連結於第一層板11之第一內側配置面 1111，其連結方式可為卡合、貼合等，其係視實務之設計而定，且分隔元件12可為一墊片與一墊圈中之一者，其材質例如也可為橡膠，並於截面上呈正方形，其餘實施例中可為圓形。

第二層板13係藉由分隔元件12而與第一層板11相間隔而使第一層板11與第二層板13之間具有一分隔空間S(如第六圖所示)，具體來說，第二層板13包含一第二層板本體131與一電阻電路132。第二層板本體131係具有一面向第一內側配置面1111之第二內側配置面1311，並且還包含一第二外側配置面1312。電阻電路132係佈置於第二內側配置面1311，並對應於操作區域A1而設置，具有一初始電阻值，並且包含一輸入端1321、一彎折導線1322與一輸出端1323，彎折導線1322係對應於操作區域A1而分佈，並自輸入端1321經由多次彎折而延伸至一導線輸出端13221，輸出端1323係連接於導線輸出端13221，也就是說，彎折導線1322係自輸入端1321經多次彎折而延伸至輸出端1323，使得電路一開始即處於導通狀態而具有上述之初始電阻值(本發明較佳實施例係定義為R1)，此外，分隔元件12係環繞彎折導線1322，並且部分設置於圖中所繪示之平直段(圖未標示)上。

另外，在此需要一提的是，圖中係為了使本領域所屬技術人員能較為明白本發明之電阻電路132，因而將電阻電路132繪示為具有較厚之厚度，實務上之厚度較薄，且較佳者，導電層112之材料電阻值與電阻電路132之材料電阻值之比值範圍係為0.1至10，也就是說，製成導電層112之材料的電阻值是製成電阻電路132之材料的電阻值的0.1倍到10倍之間，但其他實施例中不限於此。

其中，第一層板本體111與第二層板本體131中之至少一者為一軟性層板，而在本發明較佳實施例中是以第一層板本體111為軟性層板以供使用者經由按壓元件11121按壓，且軟性層板係為一聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)層板、一聚醯亞胺(Polyimide；PI)層板、一聚醚碸樹脂(Polyether sulfones；PES)與一聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)層板中之一者，也就是說，其係由PET、PI、PES或PEN所製成，並於第一層板本體111之第一內側配置面1111碳漆佈設導電層112，此外，較佳者，第一層板本體111與第二層板本體131都可為軟性層板，或是第一層板本體111，而第二層板本體131可為如FR4之材質所製成之電路板(亦即為玻璃纖維板)，反之亦然，其係視實務之設計而定。

如第七圖所示，當軟性層板受按壓而使導電層112穿過分隔空間S而與電阻電路132於一涵蓋彎折導線1322之接觸區域A2相接觸時(按壓元件11121係可擴散使用者所按壓之力道所造成之面積而不使其只按壓於一點)，輸入端1321經彎折導線1322、接觸區域A2所對應之部分導電層112與輸出端1323而形成一按壓電阻值(本發明較佳實施例係定義為R2)，按壓電阻值R2係小於初始電阻值R1。此外，在此需要一提的是，當使用者按壓之力道愈大，會產生面積較大之接觸區域A3，進而會使得彎折導線1322與接觸區域A3所對應之部分導電層112所接觸之面積變大(亦即接觸區域A3大於接觸區域A2)，因而會在彎折導線1322上出現較近之路徑而供電流流過，使得按壓電阻值R2會變小，進而產生如第八圖所示之較平緩之波形圖。

具體來說，請參閱第八圖，第八圖中實線係表示本發明第一較佳實施例之電阻對力量之波形，虛線則表示先前技術之電阻對力量之波形，由圖中可明顯了解到，先前技術之初始電阻值為無限大而不具有實質上的電阻值，而本發明則具有實質上之初始電阻值，亦即並非為無限大之阻值(本發明所指之初始電阻值係指具有實質數值之電阻值，特此敘明)，且本發明第一較佳實施例之波形在縱軸與橫軸之數值相同的條件下(亦即相同的測試條件下)呈現較為平緩，而先前技術之波形顯然較為陡峭而有部份之波形不堪使用，而在此需要一提的是，圖中電阻Rf與力道F0均為基準值，而橫軸與縱軸上的座標值均呈與基準值有一固定倍率之關係，因此在此定性分析之下，本發明第一較佳實施例之波形相較於先前技術較為平緩。

另外，雖然上述是以第一層板本體111為軟性層板以供使用者經由按壓元件11121按壓，若在第二層板本體131為軟性層板以供按壓時，軟性層板受按壓係使電阻電路132穿過分隔空間S而與導電層112於涵蓋彎折導線1322之接觸區域A2相接觸，其餘不再贅述，也就是說，第一層板11與第二層板13可顛倒來使用，亦即第二層板13在上，而第一層板11在下。

請一併參閱第九圖與第十圖，第九圖係顯示本發明第二較佳實施例之電阻電路之上視圖，第十圖係顯示本發明第三較佳實施例之電阻電路之上視圖。如圖所示，與第一較佳實施例不同的地方在於彎折導線1322a、1322b所彎折出的圖案不同外，彎折導線1322a、1322b係還分別彎折圍繞出一預留區域A4、A5，使得預留區域A4、A5可供設置至少一發光組件(圖未示)，以供使用者辨識發光組件所發射出之光線，且上述之發光組件可為一發光二極體(Light Emitting Diode；LED)、一有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode；OLED)與一主動式矩陣有機發光二極體(Active-matrix Organic Light Emitting Diode；LED)中之至少一者，其餘均與第一較佳實施例相同，不再贅述。

綜合以上所述，在採用了本發明所提供之按壓感測裝置，由於佈線結構之輸入端、輸出端與彎折導線初始即處於導通狀態，因此相對於按壓後之按壓電阻值並不會差距過大而造成波形有驟降之情形，因此使用者在實際使用時可大幅增加方便性。

藉由本發明說明能以得知，本發明確具產業界上之利用價值。惟以上之實施例剖析，僅為本發明之較佳實施例說明，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者當可依據本發明之上述實施例說明而作其它種種之改良及變化。然而這些依據本發明實施例所作的種種改良及變化，當仍屬於本發明之創作精神及界定之專利範圍內。