JP6129424B2 - 分離式圧力センサ及び電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧力センサに関し、特に分離式圧力センサ及びこの分離式圧力センサを備えた電子装置に関する。

現在、圧力センサは、徐々に様々な分野に適用されてきており、主として情報の検出量を増加すると共に、力の制御に可能性を提供している。圧力を操作ことによって、スイッチの動作、情報の暗号化等を効果的に制御することができる。

従来の技術における圧力センサは、一般的に静電容量感知型のもの又は圧電セラミック型のもの等である。既存の圧力センサにおいて、すべて複雑な回路設計及び構造設計によってセンサそのものを形成している。例えば、静電容量センサは、各電気容量点のパネルからの距離を厳しく制御することで、この距離の変更によって圧力情報を得るものである。そのようにして圧力センサを実現するには極めて高い加工精度及組立精度が必要とされている。圧電セラミック型センサは、圧電セラミックへの瞬間衝撃で時間が短い電圧変化を図ることによって圧力の大きさを得るものであり、それを製作するには統一的且つ一致している圧電セラミック素子が必要とされると共に、特別な取付方法によって所定の構造に取り付けることも必要とされている。そのようにして、圧力センサの利用にかかるコストが大幅に高くなり、適用範囲が小さくなり、圧力センサを広範に普及させることが制限されており、その利用に限界が存在する。

本発明は、従来の技術における圧力センサにおいて極めて高い加工精度及び組立精度でなければ実現できず、特別な取付方法でなければ使用できず、利用にかかるコストが高くなって普及させて使用することが難しいという問題を解決することを旨として分離式圧力センサを提供することを目的とする。

本発明は、圧力感知チップと、前記圧力感知チップに貼設された、透かし彫り領域を有する力集中感知板部材と、を備えている個別式圧力センサであって、前記透かし彫り領域には前記力集中感知板部材に印加された力を集中するための、前記圧力感知チップに対向して配置された力集中点位置を有しており、前記透かし彫り領域が前記力集中点位置及び前記力集中点位置から外へ延伸して形成された外部向け延伸空き領域を含み、隣接する外部向け延伸空き領域の間がブーム構造に形成された実体であり、それによって、圧力が透かし彫り領域に作用すると、圧力が力集中点位置に集中されるようになり、前記圧力感知チップがサブストレート及びサブストレートに設置された、前記透かし彫り領域に揃って配置された感知部材を備えている個別式圧力センサによって実現される。

本発明は更に上記の分離式圧力センサを備えた電子装置を提供する。

従来の技術と比べると、本発明が提供する分離式圧力センサにおいて、圧力が力集中感知板部材の透かし彫り領域に印加されると、力集中点位置に集って集中的に圧力感知チップに伝達されて制御情報に変換され、外部電子装置の回路等によって電子装置に対する制御を実現するようになっており、その構造が簡単であり、高い組立精度が求められず、また、実際の応用において、それを直接電子装置パネルの内側に貼設すればユーザがパネルの透かし彫り領域に対応する位置にタッチすることでこの分離式圧力センサによって電子装置に対する制御を実現することができ、その取付への要求が低く、適用範囲が広い。

本発明の実施例で提供する分離式圧力センサの正面模式図である。 本発明の実施例で提供するパネルを有する分離式圧力センサの正面模式図である。 本発明の実施例で提供する分離式圧力センサの立体模式図である。 本発明の実施例で提供する力集中感知板部材の立体模式図である。 本発明の実施例で提供する力集中感知板部材の正面模式図である。 図５におけるＡ箇所の拡大模式図である。 本発明の実施例で提供する別の力集中感知板部材の正面模式図である。 図７におけるＢ箇所の拡大模式図である。

本発明の目的、技術的手段及びメリットをより分かりやすくするために、以下、添付図面及び実施例を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。ここに記載の具体的な実施例が本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するためのものではないことは理解すべきである。

以下、具体的な実施例を参照しながら本発明の実施を詳細に説明する。

図１〜８は、本発明で提供する好ましい実施例である。

本実施例で提供する分離式圧力センサ１は、力集中感知板部材１２と圧力感知チップ１４とを備えており、そのうち、力集中感知板部材１２が前記圧力感知チップ１４に貼設されており、両方が積層して配置されている。もちろん、ここで、力集中感知板部材１２が直接圧力感知チップ１４の上面に貼設されていてよいか、両方が接着体等によって一体に粘着されているようにしてもよく、具体的には実際の需要に応じて確定することができる。

力集中感知板部材１２には透かし彫り領域１２２が設けられており、透かし彫り領域１２２は圧力感知チップ１４の真上に位置しており、力集中感知板部材１２における対応透かし彫り領域１２２に印加された力を集中することができる力集中点位置１２２１を有しおり、そのようにして、力集中感知板部材１２が圧力感知チップ１４の上面に貼設されているので、力集中点位置１２２１に集まった力が圧力感知チップ１４に伝達でき、圧力感知チップ１４が対応透かし彫り領域１２２に印加された圧力を感知して対応的に制御情報に変換して回路等によって制御情報を外部の制御回路等に伝達して、更に制御回路によって電子装置等の対応的操作、例えばスイッチ動作制御、情報暗号化等を制御することができる。

実際に用いる場合、上記の分離式圧力センサ１を直接電子装置のパネル１０の内側に貼設し、つまり力集中感知板部材１２をパネル１０の内側に貼設するようにしてよく、力集中感知板部材１２における透かし彫り領域１２２がパネル１０におけるボタン又は他の標識パターンを設置する位置に対応していることはもちろんであり、そのようにして、ユーザが電子装置を操作する必要がある時に、直接圧力をパネル１０のボタン等に印加し、更に、パネル１０に印加された圧力が力集中感知板部材１２の透かし彫り領域１２２に伝達されて透かし彫り領域１２２の力集中点位置１２２１に集まり、圧力感知チップ１４が力集中点位置１２２１箇所の圧力を感知することによって圧力を制御情報に変換し、更に電子装置を制御する。

上記の提供された圧力センサ１は、積層して配置された力集中感知板部材１２及び圧力感知チップ１４を採用すればよく、圧力感知を実現するには高い加工精度及び組立精度を必要とせず、その構造が簡単であり、使用する時、直接にパネル１０の内側に貼り付ければよく、使用するには特別に取り付ける必要がないので、その利用にかかるコストが低く、各種のパネル１０を有する電子装置に適用可能であり、適用性が広い。

なお、上記の力集中感知板部材１２及び圧力感知チップ１４は、平板状であってもよいが、曲面板状又は他の各種の形状の板状であってもよく、具体的には実際に必要な形状に応じて確定することができる。

具体的には、力集中感知板部材１２における透かし彫り領域１２２は、上記の力集中点位置１２２１及びこの力集中点位置１２２１から回りへ延伸して形成された外部向け延伸空き領域１２２２を含んでおり、そのようにして、隣接する外部向け延伸空き領域１２２２の間は実体となっており、外部向け延伸空き領域１２２２が力集中点位置１２２１に集まっており、隣接する外部向け延伸空き領域１２２２の間の実体がブーム構造を形成しており、それによって、圧力が力集中感知板部材１２の透かし彫り領域１２２に作用すると、圧力が透かし彫り領域１２２の力集中点位置１２２１に集中されるようになる。

図５及び６は本実施例で提供する力集中感知板部材１２を示しており、その力集中点位置１２２１は外へ延伸して、末端を両側へ延伸させて棒状空き領域１２２３を形成した４本の外部向け延伸空き領域１２２２になっており、また、外部向け延伸空き領域１２２２の末端の形成した棒状空き領域１２２３は不連続の方形に囲んでおり、もちろん、この実施例では、外部向け延伸空き領域１２２２は複数であってよく、即ち２つ又は２つ以上であってよく、そのように外部向け延伸空き領域１２２２の数によって、囲んで形成する形状が異なる。

図７及び８は本実施例で提供する別の力集中感知板部材１２を示しており、この力集中感知板部材１２における力集中空き領域は外へ延伸して、末端が弧形棒状空き領域１２２４を形成した６本の外部向け延伸空き領域１２２２になっており、また、６本の弧形棒状空き領域１２２４は不連続の円形状を形成するように囲んでおり、もちろん、この実施例では、外部向け延伸空き領域１２２２は複数であってよく、即ち２つ又は２つ以上であってよく、そのよう外部向け延伸空き領域１２２２の数によって、囲んで形成した形状が異なる。

もちろん、他の実施例として、透かし彫り領域１２２は更に他の各種の形状であってもよく、力集中点位置１２２１は外へ延伸して外部向け延伸空き領域１２２２になればよく、外部向け延伸空き領域１２２２の外部へ延伸する形状及び径路は本実施例における形状に限られず、さまざまであってもよい。

力集中感知板部材１２における透かし彫り領域１２２は、力集中感知板部材１２におけるパネル１０のボタンに対応する位置を複数の部分に分けており、それぞれの部分に力集中感知板部材１２に接続される短くて小さい実体が残されている。

本実施例では、図４に示すように、力集中感知板部材１２そのものの強度を高め、力集中感知板部材１２の固定を便利にするために、力集中感知板部材１２の外周に固定構造が設置されており、力集中感知板部材１２を圧力感知チップ１４に設置した後、位置を固定することが便利になった。

具体的には、上記の固定構造は、力集中感知板部材１２の外周に設置され下へ曲げて配置されおり、力集中感知板部材１２に対して曲げ状となって力集中感知板部材１２全体を伏せられた帽子の形状にした固定フランジ１２１を備えている。

又は、他の実施例として、力集中感知板部材１２における固定構造は更に他の様々の形式の構造、例えば力集中感知板部材１２の回りに配置された支持リブ等であってもよい。力集中感知板部材１２は実質的に平坦な板であってもよく、即ち、力集中感知板部材１２の外周部には突出構造が配置されず、力集中感知板部材１２の全体の厚さは実質的に均一である。

圧力感知チップは、サブストレート及びサブストレートに設置された感知部材を備えており、本実施例では、応力変形感知薄膜１４は、圧力感知機能を実現するためのものであり、具体的に薄膜サブストレート及び薄膜サブストレートに設置された感知部材を含み、サブストレートの材料がＰＥＴ、ＰＣ、ＰＩ等であってよい。

力集中感知板部材１２が圧力感知チップ１４に設置された後、サブストレートにおける感知部材と力集中感知板部材１２における透かし彫り領域１２２が揃って配置されるようになった。

具体的には、感知部材は、圧力感知層に印刷された圧力感知作用を有するコーティング又は回路である。

実際応用において、圧力感知チップ１４は圧力感知性能を有するポリマーを印刷したコーティングであってもよく、又は焼結した圧電セラミックコーティング等であってもよいが、それらに限られず、圧力感知チップ１４は単一の独立した圧力感知センサであってもよく、又は圧力感知可能ないずれか一種の測定装置であってもよい。

又は、他の実施例として、圧力感知チップ１４は、例えば量子トンネル複合物、静電容量センサ又は他の感圧抵抗技術のような他の技術を採用してもよい。

本実施例では、図１〜３に示すように、分離式圧力センサ１は更に検出回路１６を備えており、圧力感知チップ１４は接続線１５によってこの検出回路１６に接続されており、もちろん、この接続線１５は圧力感知チップ１４と検出回路１６の結合方式を記述するためのものだけであり、他の実施例として、圧力感知チップ１４は更に他の方式によって直接的又は間接的に検出回路１６に電気的に接続されてもよい。

検出回路１６は制御センタとして、圧力感知チップ１４の伝達した制御情報を受信して電子装置等を制御することができ、それは一般的に多種の処理方法を有するハードウェア、ソフトウェアの組合として記述されている。前記のハードウェア、ソフトウェアは、圧力感知チップ１４の入力した制御情報をフィードバック又はクライアントに関連するシステムによって通信し且つ付加の関連タスク又は機能を実行するように配置されている。

本実施例では、検出回路１６は、汎用プロセッサ、コンテントアドレッサブルメモリ、ディジタル信号プロセッサ、ディジタルアナログ変換スイッチ、プログラマブルロジックデバイス、個別のハードウェアで構成され又は他の組合であることによって実現可能であり、更にその内部に圧力タッチパネル／圧力感知システムに関連するアルゴリズム、ソフトウェア情報が組み込まれている。

検出回路１６におけるハードウェア、ソフトウェアは、多種の機能、技術、フィードバック及びクライアントシステムに関連する処理タスクを実行するように配置されている。

本実施例では、力集中感知板部材１２と圧力感知チップ１４は直接第１の接着体１１によって貼り合せられており、もちろん、この第１の接着体１１は両面テープ、ＶＨＢアクリル発泡接着剤、エポキシ接着剤、ポリウレタン接着剤、シリカゲル又は他の類似物であってよい。これらの接着材の材料選択及び厚さについては力集中感知板部材１２及び圧力感知チップ１４の材質によって確定される。

なお、本実施例における圧力センサ１を使用する時、直接に電子装置のパネル１０の内側に貼設することを便利にするために、力集中感知板部材１２の上面に第２の接着体１３が貼設されており、もちろん、この第２の接着体１３は両面テープ、ＶＨＢアクリル発泡接着剤、エポキシ接着剤、ポリウレタン接着剤、シリカゲル又は他の類似物であってもよい。そのようにして、ユーザはこの圧力センサ１を力集中感知板部材１２における第２の接着体１３によって電子装置のパネル１０の内側に貼設すればよい。

本実施例では、分離式圧力センサ１は、更に、力集中感知板部材１２の上面に貼設され、一定の弾性変形性能を有する板部材となり、ユーザ操作及びセンサ自身の構造の剛性の維持に用いるパネル１０を備えており、パネル１０が一定の弾性変形性能を有することの意義から言えば、パネル１０は弾性変形可能であり、且つ原状に回復可能であり、ここでいわゆる原状についてはその自身の電子と構造を維持する機能を含む。例えば、パネル１０は、中心軸に沿って曲げ変形可能であり、又は、一点に沿って窪んで変形可能であり、又は、下層の力集中感知板部材１２、圧力感知チップ１４に適応するために十分な弾性変形性を有しており、つまりパネル１０、力集中感知板部材１２及び圧力感知チップ１４は同期して変形し、ずれ現象が発生することがない。

パネル１０は自分の剛性構造を維持可能であり、それはパネル１０そのものに外力作用がない場合に変形したり、窪んだりすることが発生しないようにするからである。

具体的には、パネル１０は一定の厚さを有するステンレス、金属、ガラス又はプラスチックであってもよく、又は、平らなこのパネル１０を維持するのに厚さが十分である透明な材料であってもよい。要するに、パネル１０は、十分な剛度を有し、且つ弾性変形性を有し形状回復可能であればいかなる材料で製造してもよい。

なお、パネル１０の外面に標識パターンを有し、それによって力集中感知板部材１２が面の上に貼り付けられた後、その透かし彫り領域１２２がこの標識パターンに揃っているようになってあらかじめ設定しておいた押圧位置を標識することができる。

本実施例は更に上記の提供された分離式圧力センサ１を備えた電子装置を提供し、この分離式圧力センサ１は電子装置パネルの内側に貼り付けられており、それによって、パネル表面の標識パターン、例えばボタン等を押すことによって、力集中感知板部材１２を通じて圧力を集中的に圧力感知チップ１４に伝達して圧力を制御情報に変換して電子装置の操作を制御することができる。

この分離式圧力センサ１を利用すれば、直接パネルの内側に貼設すればよく、高精度で取り付けることが要求されず、その自身の構造が簡単であり、コストが低く、取付に便利であり且つ適用範囲が広いというメリットを有している。

上記したのは本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するためのものではなく、本発明の精神と原則内に行われたいかなる修正、同等な代替及び改進は、すべて本発明の特許請求の範囲に含まれるものである。

Claims (14)

1. 圧力感知チップと、
   前記圧力感知チップに貼設された、透かし彫り領域を有する力集中感知板部材と、を備えている個別式圧力センサであって、
   前記透かし彫り領域には前記力集中感知板部材に印加された力を力集中点に集中するための、前記圧力感知チップに対向して配置された力集中点位置を有していることを特徴とする個別式圧力センサ。
2. 前記力集中点位置は、複数の外部向け延伸空き領域を形成するように外へ延伸し、
   前記外部向け延伸空き領域の末端は、両側へ延伸して、棒状空き領域を形成することを特徴とする請求項１に記載の個別式圧力センサ。
3. 前記力集中点位置は、複数の外部向け延伸空き領域を形成するように外へ延伸し、
   前記外部向け延伸空き領域の末端は、両側へ延伸して、弧形棒状空き領域を形成することを特徴とする請求項１に記載の個別式圧力センサ。
4. 前記力集中感知板部材の回りに下へ曲げて延伸した固定フランジが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の個別式圧力センサ。
5. 前記力集中感知板部材と前記圧力感知チップとは第１の接着体によって貼り合せられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の個別式圧力センサ。
6. 前記圧力感知チップに電気的に接続された検出回路を更に備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の個別式圧力センサ。
7. 前記力集中感知板部材に貼設されたパネルを更に備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の個別式圧力センサ。
8. 前記パネルと前記力集中感知板部材とは第２の接着体によって貼り合せられていることを特徴とする請求項７に記載の個別式圧力センサ。
9. 前記パネルは弾性変形性能を有する板部材であることを特徴とする請求項７に記載の個別式圧力センサ。
10. 前記パネルに前記力集中感知板部材における透かし彫り領域に揃っている標識パターンが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の個別式圧力センサ。
11. 前記透かし彫り領域は前記力集中点位置及び前記力集中点位置から外へ延伸して形成された外部向け延伸空き領域を含み、隣接する外部向け延伸空き領域の間がブーム構造に形成された実体であり、それによって、圧力が透かし彫り領域に作用すると、圧力が力集中点位置に集中されるようになることを特徴とする請求項１に記載の個別式圧力センサ。
12. 前記圧力感知チップはサブストレート及び前記サブストレートに設置された、前記透かし彫り領域に揃って配置された感知部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の個別式圧力センサ。
13. 前記力集中感知板部材は実質的に平坦な板であり、前記力集中感知板部材の外周部には突出構造が配置されず、前記力集中感知板部材の全体の厚さは実質的に均一であることを特徴とする請求項１に記載の個別式圧力センサ。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の個別式圧力センサを備えたことを特徴とする電子装置。