位置检测设备及包括其的数据输入设备制造技术

一种位置检测设备（８），包括：第一基板；施加到所述基板并沿着所述位置检测器的作用表面（１２、３４、３６、１５２）延伸的第一欧姆电阻器（１０、１１０、２１０），其中第一欧姆电阻器（１０、１１０、２１０）连接在位置检测设备（８）的第一端子（１４）和第二端子（１６）之间；多个电导体（２２、１２２、１２２’、１５４），其中所述电导体（２２、１２２、１２２’、１５４）连接到第一欧姆电阻器（１０、１１０、２１０）距其不同的地方处，而所述电导体（２２、１２２、１２２’、１５４）从第一欧姆电阻器（１０、１１０、２１０）延伸到在第一电导体（２２、１２２、１２２’、１５４）之间交替的作用表面（１２、３４、３６、１５２）内，其中导电元件的一个第一端连接到位置检测设备（８）的第三端子（２６）。根据本发明专利技术，导电元件（２２、１２２、１２２’、１５４）被配置为贯穿设备（８）的作用表面（１２、３４、３６、１５２）的欧姆电阻器，并且所述导电元件（２２、１２２、１２２’、１５４）的第二端连接到位置检测设备（８）的第四端子（３０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及一种用于检测力作用的且该力的强度是适当的位置的设备。
技术介绍
基于片开关(sheet switch)来构造用于检测力作用的位置的设备是已知的。片开关包括两个支撑片(support sheet)，使用隔片(spacer)使它们保持一定距离。隔片包括至少一个凹槽(recess)，用于限定开关的作用区(activeregion)，在该作用区中两个支撑片彼此面对。在该作用区中，至少两个电极以这样的方式布置在支撑片上，即，当两个支撑片由于在开关上作用的力的影响而被压在一起时，在电极之间建立电接触。依赖于应用，可以在电极之间放置一层半导体材料，使得开关呈现压敏特性，也就是说，其阻抗随着所施加的力而变化。这样的开关的电阻的可变本质(通常所说的力感应(force-sensing)电阻器)使得这些开关用作压力传感器。该层半导体材料可以包括其内部电阻随着该层的压缩或变形而变化的材料，或者其表面结构赋予该层特定的表面电阻的材料，其中当将该层施加到电极的传导表面时，作为由于局部压力的影响而使得与该传导表面的接触点的数量增多的结果，可以减少所述表面电阻。使用这种片型压力传感器技术，已经提出了包括XYZ数字化书写板(tablet)的位置检测器(即，力的位置和强度检测器)。这些数字化图形输入板使用被配置为线性电位计的压力传感器，以便确定力的作用点。为此，每个压力传感器包括位于支撑上的线性电阻器，电压被施加在该电阻器的两端以便产生电位梯度(potential gradient)。横向延伸的导线以规则的间隔连接到所述线性电阻器。电位计的指针由梳形的导体构成，该导体的齿在导线之间延伸。通过在特定的点用导体的齿短路导线，该导体经受随着线性电阻器上的导线位置而线性变化的电压。因而，这种压力传感器使得可以沿着线性电阻器的方向确定力作用的位置。通过以这样的方式叠加这些力传感器中的两个它们各自的线性电阻器被定位而使得在它们之间产生例如90°的角，创建用于识别力作用在表面上的X-Y参考系中的位置的位置检测器。在这种键盘中，两个电位计的力传感器的每一个需要三个连接，即，到线性电阻器的两个端子中的每个的一个连接和对指针的一个连接。由此得出结论这种键盘限于相对有限数量的对外部的连接，即6个连接。现在，由于通过叠加两个单向的位置传感器来构造位置检测器，所以这6个端子位于两个不同的基板上。这一事实产生了问题，尤其是当将力检测器连接到例如印刷电路时。这是因为需要使用专门的连接器来保证位于两个基板上的端子的可靠连接。此外，生产这种传感器在组装期间需要严格的容限(tolerance)，以便两个层相对于彼此而被正确地放置。只有通过准确地放置，才能保证正确地放置端子，从而允许检测器的可靠连接。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种没有该缺点的位置检测器。根据本专利技术，该目的是通过如权利要求1所述的位置检测设备实现的。该位置检测设备包括第一基板；施加到所述基板并沿着所述位置检测器的作用表面(active surface)延伸的第一欧姆电阻器，所述第一欧姆电阻器连接在所述位置检测设备的第一和第二端子之间；多个电导体，所述电导体连接到第一欧姆电阻器上的离散的点处，而所述电导体从第一欧姆电阻器延伸到作用表面内；和多个导电元件，所述导电元件布置在所述作用表面内，以便在所述第一电导体之间交替，所述导电元件的第一端连接到所述位置检测设备的第三端子。根据本专利技术，所述导电元件被配置为遍布设备的作用表面的欧姆电阻器，并且所述导电元件的第二端连接到所述位置检测设备的第四端子。在根据本专利技术的位置检测设备中，沿着平面的两个方向检测位置所需的导体和电阻器被集成进单个基板中。面对导体和电阻器放置的第二基板必须只包括激活层(activation layer)，该激活层被设计来在力在位置检测器上作用的点处与电导体和导电元件局部接触。当力作用在第二基板上的检测器的作用表面中时，激活层被局部按压向电导体/导电元件结构。因此，至少一个电导体通过激活层与相邻导电元件形成接触。通过在第一和第二端子之间(即，第一欧姆电阻器的两端)施加电压，该导电元件经受一电压，该电压依赖于在欧姆电阻器两端产生的电位梯度，并因而依赖于力沿着由欧姆电阻器限定的方向作用的位置。然后可以在第三和第四端子测量该电压，在该操作方法中第三和第四端子最好连接在一起。在第二步骤中，在第三和第四端子之间施加电压以便在以欧姆电阻器的形式配置的导电元件两端产生电位梯度。因而，在力作用的点处接触的电导体经受依赖于力沿着由导电元件限定的方向作用的位置的电压。进而可以在第一和第二端子上测量该电压。通过在两个相反方向上交替测量，就可以容易地检测力在由欧姆电阻器的两个方向限定的平面中作用的位置，从而确定力的作用点的X-Y坐标。此后，因而可以使用位置检测器确定力的作用点的X和Y坐标，该位置检测器只要求4个端子以便将其连接到相关的测量电路。由此得出结论大大简化了位置检测器的连接。此外，连接检测器所需的所有电端子都位于单个基板上，这大大便利了检测器，尤其是对印刷电路的连接。这是因为可以使用标准的压接器(crimpingconnector)来保证位置检测器和相关的测量电路之间的可靠接触。此外，所有端子布置在单个基板上的事实减少了位置检测器的生产成本。这是因为由于第二基板现在只包含激活层，所以通过迭片结构(lamination)组装两个基板的容限远不如在常规位置检测器情况下的那样严格。因此，大大减少了不符合规范的产品的制造。对各个端子的位置的容限现在仅依赖于各个导体的应用方法。常常使用很好控制的丝网印刷(screen printing)方法实现该应用。印刷精度和与其相关的非常严格的容限甚至可以减少各个端子之间的距离，从而允许使用具有更精细间隔或间距的较小的连接器。最后，所有接触点位于一个和相同平面内的事实简化了对所生产的检测器的测试。在本专利技术的一个可能的实施例中，第一基板包括弹性支撑片。该实施例产生有弹性的位置检测器。在另一实施例中，第一基板包括印刷电路板。只有所有端子位于同一基板上时该后一实施例才成为可能。因而，用作例如可触摸数据输入设备的位置检测器的导体和电阻器可以直接印刷在测量电路或操作电路上。从而不再需要检测器和其相关的电路的随后的连接。应当注意的是，除了可以使用宽范围的弹性或刚性基板之外，本位置检测器还可以以多种与检测器的特定用处匹配的形状来生产。因此，作用表面可以例如具有一般的圆形、矩形或其他形状。在本专利技术的优选实施例中，所述导电元件由与所述电导体相同的材料制成。导电元件、电导体和欧姆电阻器被配置为例如碳膜电阻器。在这种情况下通过各个区域中的石墨印刷厚度适应各种元件的特定阻抗。因此，可以以相同的材料生产具有非常不同电特性的结构。该实施例的优点在于，限制了在生产位置检测器中使用的材料，从而最小化了所需的印刷步骤数。在第一步骤中，例如印刷了欧姆电阻器，电导体从欧姆电阻器和导电元件延伸。在该步骤期间，通过改变印刷的石墨层的厚度来适应各种元件的阻抗。接下来，在第二步骤中，在将导电元件连接到其端子的导体需要穿过电导体的点处印刷绝缘材料。最后，在第三印刷步骤中，印刷将各种元件连接到其各自端子的导体。例如，这些导体是印刷的银导体。因此，可以以只需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置检测设备，包括：第一基板；施加到所述基板并沿着所述位置检测器的作用表面延伸的第一欧姆电阻器，所述第一欧姆电阻器连接在所述位置检测设备的第一和第二端子之间；多个电导体，所述电导体连接到第一欧姆电阻器上的离散的点 处，而所述电导体从第一欧姆电阻器延伸到作用表面内；和多个导电元件，所述导电元件布置在所述作用表面内，以便在所述第一电导体之间交替，所述导电元件的第一端连接到所述位置检测设备的第三端子；其特征在于，所述导电元件被配置为遍布设备 的作用表面的欧姆电阻器，并且所述导电元件的第二端连接到所述位置检测设备的第四端子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-4-16 03101043.21.一种位置检测设备，包括第一基板；施加到所述基板并沿着所述位置检测器的作用表面延伸的第一欧姆电阻器，所述第一欧姆电阻器连接在所述位置检测设备的第一和第二端子之间；多个电导体，所述电导体连接到第一欧姆电阻器上的离散的点处，而所述电导体从第一欧姆电阻器延伸到作用表面内；和多个导电元件，所述导电元件布置在所述作用表面内，以便在所述第一电导体之间交替，所述导电元件的第一端连接到所述位置检测设备的第三端子；其特征在于，所述导电元件被配置为遍布设备的作用表面的欧姆电阻器，并且所述导电元件的第二端连接到所述位置检测设备的第四端子。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：博格丹瑟班，
申请(专利权)人：IEE国际电子及工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：LU[卢森堡]