專利名稱：壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于測定施加于面的外力中與該面垂直的方向成分的壓力分布的壓力傳感器。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，作為測定施加于某面的外力的壓力分布的壓力傳感器，例如能夠舉出專利文獻1所記載的壓力傳感器。如圖1所示，該壓力傳感器采用層疊兩塊膜，在上層配置有上部電極，在下層有配置下部電極，在兩者之間配置有感壓墨層的結構。當對上側的膜施加壓力時，僅被施加壓力的部分在上下方向上成為導通狀態(tài)。因此，以僅在與該部分對應的下部電極得到輸出，而進行壓力分布的檢測的方式構成。例如， 通過將該壓力傳感器設置在車輛用座椅的內部，能夠判斷乘客是否坐于該座椅，并且能夠根據(jù)壓力分布判斷乘客的體格。S卩，專利文獻1公開的壓力傳感器，在被施加壓力時，兩電極隔著感壓墨層接觸， 并且根據(jù)與施加于感壓墨層的壓力對應的電阻值的變動測定壓力。此外，本申請人提出了在下部膜上設置一對電極，以形成在上部膜的感壓導電層墨覆蓋該一對電極的結構的壓力傳感器。在該壓力傳感器中，在下部膜上設置有一對電極， 在通常的時候，設置在上部膜的感壓導電層墨覆蓋電極，因此不需要配置用于空氣層的空間。由此，能夠根據(jù)電極設置形狀形成任意形狀的傳感器。而且，通過將一對電極形成為框狀，將壓力傳感器的中央部分形成為透明，能夠在該透明部分配置觸摸面板等。專利文獻1 日本特開2002-48658號公報但是，即使是上述結構的壓力傳感器，為了得到中央部分的高透明性(光線透過率)，需要至少將上部膜或下部膜中的任意一方形成為中空的框狀。但是，中空的框狀的膜容易褶皺，難以定位，因此存在層疊操作復雜且生產率低的問題。此外，如果中空的框狀的膜由于長年的使用而導致膜老化，則產生膜下垂等問題， 難以利用載荷控制感壓墨層與電極的接觸。因此，利用載荷的感壓墨與電極間的電阻值的再現(xiàn)性低，難以高精度地測定壓力。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述問題而提出，其目的在于提供一種壓力傳感器，其能夠解決膜下垂的問題，能夠以良好的生產率進行感壓墨層和電極的層疊，能夠容易地利用載荷控制感壓墨層與電極的接觸，并且利用載荷的感壓墨與電極間的電阻值的再現(xiàn)性好，能夠高精度地測定壓力。本發(fā)明為了解決上述技術問題，提供以下結構的壓力傳感器。本發(fā)明的壓力傳感器的第一特征結構是，在基材上使一對電極和電特性根據(jù)按壓力而變化的感壓墨層并聯(lián)而形成的壓力傳感器中，上述基材的形成有上述感壓墨層的部分以使上述感壓墨層和上述一對電極接觸的方式向內側折彎。
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第二特征結構是，上述基材的形成有上述感壓墨層的部分，以相對于上述基材的形成有上述一對電極的部分凸狀突出的方式形成，其根部向內側折彎。第三特征結構是，在上述根部形成使得容易向內側折彎的半切斷或虛線狀的穿孔。第四特征結構是，在上述根部的兩側上形成有防止折彎至內側時向外側突出的切根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器的第一特征結構，不使用前面所述的中空的框狀的膜， 而僅使用一塊基材膜形成電極和感壓墨層。由此具有下述效果不會產生膜下垂的問題，容易利用載荷控制感壓墨層和電極的接觸，利用載荷的感壓墨層與電極間的電阻值的再現(xiàn)性好，能夠高精度地測定壓力。根據(jù)第二特征結構，均以相同方式折彎，因此感壓墨層和電極的位置關系必然被決定，定位變得容易。結果，具有能夠以良好地生產率層疊感壓墨層和電極的效果。根據(jù)第三特征結構，折彎容易，因此感壓墨層和電極的定位更為準確。結果，具有能夠以更好的生產率層疊感壓墨層和電極的效果。根據(jù)第四特征結構，折彎線的部分設定在內側，因此具有即使在折彎時發(fā)生膨脹， 制品的外形形狀也不會出現(xiàn)問題的效果。


圖1中(1)是表示本發(fā)明的壓力傳感器的實施方式的概要結構的截面圖，(2)是 (1)中所示的A部分的放大圖；圖2中(1)是表示折彎基材膜之前的狀態(tài)的概要結構的底面圖，(2)是表示(1)中所示的基材膜的變形例的底面圖；圖3中(1)是圖2(2)中所示的B部分的放大圖，(2)是表示⑴中所示的根部的第一變形例的圖，( 是表示(1)中所示的根部的第二變形例的圖；以及圖4是表示電極的變形例的圖。
具體實施例方式接著，參照

本發(fā)明的壓力傳感器的實施方式。如圖1(1)所示，壓力傳感器40組裝于便攜式電話機、智能手機、PDA、自動導航系統(tǒng)裝置、數(shù)字照相機、數(shù)字攝像機、游戲機等電子設備中。此處以攜式電話機1為例進行說明。便攜式電話機1包括合成樹脂制造的殼體2 ；設置于殼體2的具有液晶或有機EL 等顯示部的顯示裝置3 ；設置在顯示裝置3上的壓力傳感器40 ；以及設置在壓力傳感器40 上的保護面板4。保護面板4和壓力傳感器40，以殼體2的上表面與保護面板4的上表面大致一致的方式層疊收納在配合顯示裝置3的設置位置而形成的殼體2的凹部。保護面板4在俯視圖中為矩形形狀。保護面板4的上表面包括透明的顯示窗部 8，其能夠從外部觀察顯示裝置3的顯示部，并且與該顯示部對應形成；以及裝飾部9，其能夠隱藏內部，形成在顯示窗部8的周緣。對于保護面板4而言能夠選擇使用以下兩種，具有基于對保護面板4的觸摸操作，檢測作為該操作位置的X-Y坐標的所謂的觸摸輸入功能的保護面板，和不具有該觸摸輸入功能的保護面板。在具有觸摸輸入功能的保護面板中，能夠選擇電阻膜方式、靜電電容方式和電磁感應方式等。如圖2(1)所示，壓力傳感器40包括基材膜31，其具有在俯視圖中為矩形形狀的部分和從矩形的四邊的各個邊突出的梯形形狀的部分；一對電極16a、16b，其沿著基材膜 31的矩形形狀部分的周緣形成為環(huán)狀；以及感壓墨層30，其以與一對電極16a、16b并列排列的方式形成在基材膜31的梯形形狀部分。感壓墨層30是通過被按壓而電特性變化的層。 以圖2(1)的雙點劃線所示的折彎線50作為軸，梯形形狀部分以使一對電極16a、16b和感壓墨層30接觸的方式向內側折彎。如圖1(1)所示，在基材膜31的梯形形狀部分被折彎的狀態(tài)下，壓力傳感器40安裝于殼體2。此時，在保護面板4的裝飾部9的下表面與殼體2的支承部加之間，感壓墨層 30和一對電極16a、16b以相互相接的方式配置。利用這樣配置的壓力傳感器40，能夠進行對保護面板4的按壓操作的檢測(Z坐標的檢測)，保護面板4具有感壓功能。形成有感壓墨層30的梯形形狀部分以相對于形成有一對電極16a、16b的矩形形狀部分向外側凸狀地突出的方式形成。因此，容易沿著作為其根部的折彎線向內側折彎，能夠容易地使感壓墨層30和一對電極16a、16b接觸。此外，形成有感壓墨層30的基材膜31的梯形形狀部分形成為，在如圖2(1)所示那樣折彎時不會重合的形狀。通過這樣形成，在對保護面板4進行按壓操作時，針對保護面板4的壓力施加于感壓墨層30與按壓操作位置無關，感壓墨層30導通。由此，能夠穩(wěn)定且更準確地檢測針對保護面板4的按壓操作。只要保護面板4的剛性高不會撓曲，則即使按壓操作位置有一些不同，也能夠穩(wěn)定且更準確地檢測按壓操作。在這樣的情況下，如圖2 (2)所示，優(yōu)選將感壓墨層30形成為， 在形成有一對電極16a、16b的基材膜31的矩形形狀部分的四角部，以長方形形狀或梯形形狀凸狀突出。這是因為，這樣形成的話，感壓墨層30的面積變小，壓力集中施加，感壓靈敏度提高。此外，這是因為折彎操作也容易進行，感壓墨也可以較少。另外，凸狀突出的形狀并不限定于圖2(1)和O)的例子。如圖3(1)所示，在基材膜31的凸狀突出而形成的根部分觀上，也可以沿著折彎線50，形成為了使得容易向內側折彎的半切斷或虛線狀的穿孔。這是因為，折彎位置能夠正確且容易地被設定，因此感壓墨層30和電極16a、16b的定位更為準確。半切斷意味著以不完全切斷的程度切割基材膜31。此外，虛線狀的穿孔為線狀孔眼等的形狀，意味著貫通基材膜31的多個切割部分和非貫通部分相連接的切割。半切斷或虛線狀的穿孔的設置，可以在感壓墨層30的形成前，也可以在形成后。為了形成半切斷，可以使用湯姆遜法、激光法、模切法等。即，如果是湯姆遜法，則在壓力機上固定湯姆遜刀具，將膜設置在規(guī)定位置之后，通過加壓進行切入。在為激光法、 模切法等時，使激光或模具掃描進行切割的部分而進行連續(xù)的切入。此外，為了形成虛線狀的穿孔，可以使用湯姆遜法、激光法等。即，使用具有鋸齒形狀的刀具前端的湯姆遜刀具進行加壓即可。此外，在激光法中，激光掃描進行切割的部分，間歇性地照射激光而進行處理。如圖3(2)和(3)所示，在基材膜31的凸狀突出而形成的根部觀上，也可以形成用于防止折彎至內側時延伸到外部的切口四。此處所說的切口是指，通過上述加壓等加工得到的基材膜31的V字形狀或四邊形狀等的凹部。作為切口四的形狀，能夠舉出圖3(2)和(3)那樣的形狀，但并不限定于此。尺寸優(yōu)選是在0.5mm到數(shù)mm左右的范圍，這是對基材的外觀不造成影響的程度。感壓墨層30是電阻值根據(jù)按壓力的大小而變化的模擬型。作為感壓墨層30的材料，能夠使用一種以上的金屬、其它的導電性或半導體的元素和氧化物、或者導電性或半導體的有機或無機聚合物。更詳細地說，是鈦、鉭、鋯、釩、鈮、鉿、鋁、硅、錫、鉻、鉬、鎢、鉛、錳、 鈹、鐵、鈷、鎳、鉬、鈀、鋨、銥、錸、锝、銠、釕、金、銀、鎘、銅、鋅、鍺、砷、銻、鉍、硼、鈧、以及鑭系和錒系的金屬中的一種以上，以及適當?shù)闹辽僖环N以上的導電性劑。導電性的填充劑可以為非氧化狀態(tài)中的基本要素。此外，也可以為導電性材料的粉體、粒、纖維。優(yōu)選是直徑 0. 04 0. 2 μ m的球狀。另外，分散量配合壓力靈敏度適當?shù)剡M行調節(jié)即可。感壓墨層30的粘合劑，使用玻璃化溫度(Tg)在高于室溫的溫度區(qū)域的樹脂。作為材質的例子，有氯乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨脂樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、氯化聚烯烴、硝化纖維素樹脂、乙基纖維素樹脂、聚酰胺樹脂、光固化性樹脂等。感壓墨層30的形成例如能夠使用絲網印刷、輥涂機法(roll coater method)、滴涂器法等，直接形成在保護面板4的背面周緣部。另外，將感壓墨層30通過絲網印刷、膠版印刷、凹版印刷、凸版印刷等通常的印刷方法形成在基材膜31上，將該形成有感壓墨層30 的基材膜31貼附在保護面板4的背面的方法，能夠選擇適于輥對輥(R to R)等量產的印刷方法，基于該點優(yōu)選。另外，在形成有感壓墨層30的基材膜31覆蓋保護面板4的整個背面的情況下，在貼附后安裝保護面板4的線纜。作為形成感壓墨層30并貼附于保護面板4的背面的基材膜31，能夠使用聚碳酸酯系、聚酰胺系、聚醚硐系等工程塑料、丙烯酸系、聚對苯二甲酸乙酯系、聚對苯二甲酸丁二醇酯系等的樹脂膜等。感壓墨層30的膜厚為1 200 μ m。當膜厚超過200 μ m時，不能夠形成印刷層，而且難以應用于移動設備那樣的要求厚度較薄的制品。此外，當膜厚低于Iym時，感壓墨層 30的壓力檢測特性產生偏差。如圖1(2)所示，在從各電極16a、16b延伸出來的FPC等引線17的端部上，設置有與在殼體2的內部設置的控制部20連接的連接器18。S卩，向保護面板4的輸入載荷，經由引線17和連接器18傳遞至控制部20。當向保護面板4的輸入載荷為閾值以上時，控制部 20判定為進行了保護面板4的按壓操作。具體地說，當經由連接器18傳遞來的一對電極 16a、16b間的電阻值為規(guī)定的閾值以下時，控制部20判斷為進行了保護面板4的按壓操作。 如圖4所示，作為一對電極16a、16b的變形例，舉出梳齒電極。實施例1(感壓墨層、電極形成)在由100 μ m厚的聚碳酸酯膜形成的基材膜31上，利用銀膏使用絲網印刷法形成一對梳齒電極16a、16b。利用在其周圍將直徑0. 04 0. 2 μ m的球狀的鈦粉體分散在氯乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂中的感壓墨層，使用絲網印刷法形成感壓墨層30。(基材膜的沖壓)對形成有上述感壓墨層30和電極16a、16b的基材膜31，使用湯姆遜法進行沖裁成形，使得如圖2(1)所示，以形成有一對電極16a、16b的基材膜31的矩形形狀部分的四邊作為下底的梯形突出出來。在進行該沖裁時，沿著折彎線50的線狀孔眼狀的虛線狀穿孔和圖3(2)或(3)所示的切口 W同時形成。(基材膜的折彎)以虛線狀穿孔作為折線，將形成有感壓墨層30的梯形形狀部分向內側折彎，將上述沖裁后的基材膜31，以感壓墨層30和電極16a、16b接觸的方式層疊，并牢固地固定。將以該感壓墨層30和電極16a、16b接觸的方式折彎后的基材膜31貼附在保護面板4的背面。(保護面板的評價結果)(1)壓力檢測評價測定對具有以上述結構得到的感壓墨層30的帶觸摸輸入功能的保護面板4的表面，以尖端為R0. 8的聚甲醛筆按壓時得到的感壓墨層30的電阻值的變化。在該測定中能夠得到，根據(jù)0 2N(約200gf)間的筆輸入載荷的增大，感壓墨層30的電阻值逐漸下降的結果，能夠確認能夠以電阻值的變化檢測筆輸入載荷。(2)高溫環(huán)境下的耐久性評價將具有以上述結構得到感壓墨層30的帶觸摸輸入功能的保護面板4放置在85°C 的高溫環(huán)境下16小時之后，進行壓力檢測的動作確認。結果，在放置在高溫環(huán)境下之后，基本觀察不到F-R特性的變化。以上，在以上述結構得到的保護面板4中，在對保護面板4的表面進行按壓操作的情況下，對保護面板4的壓力施加于感壓墨層30，分散在層中的導電性材料相連接，感壓墨層30和電極16a、16b導通。而且，當更強力按壓保護面板4時，感壓墨層30的變形變大， 導電性材料的連接部分增大，電阻值變小。S卩，該保護面板4具有作為可變式的壓力傳感器40的功能，該壓力傳感器40檢測與對保護面板4的按壓力的變化對應的電阻值的變化，能夠檢測觸摸操作力或筆的筆壓等。由此，在將該保護面板4例如應用于具有攝影功能的電子設備的情況下，能夠用作根據(jù)對它的按壓力的大小而使變焦速度變化的變焦開關或使快門速度變化的快門開關。此外， 在應用于具有描繪功能的電子設備的情況下，能夠用作根據(jù)對保護面板4的按壓力的大小而使?jié)獾兓墓P壓識別傳感器。而且，該保護面板4即使在高溫環(huán)境下使用，插入安裝在保護面板4與殼體2的支承部加之間的感壓墨層30也不會膨脹。結果，不會產生靈敏度變低，與電極接觸不良等問題。實施例2如圖2( 所示，在一對電極16a、16b的形成部分的四角部，以長方形或梯形狀地凸狀突出的方式構成基材膜31的感壓墨層30的形成部分，除此之外與實施例1同樣。結果與實施例1同樣。產業(yè)上的可利用性能夠應用于測定施加于面的外力中與該面垂直的方向成分的壓力分布的壓力傳感器。附圖標記說明1便攜式電話機；2殼體；3顯示裝置；4保護面板；8顯示窗部；9裝飾部；16a、16b 電極；17引線；18連接器；20控制部；28根部；29切口 ；30感壓墨層；31基材膜；40壓力傳感器；50折彎線
權利要求
1.一種壓力傳感器，其通過在基材上使一對電極和電特性根據(jù)按壓力而變化的感壓墨層并列排列而形成，所述壓力傳感器的特征在于，所述基材的形成有所述感壓墨層的部分以使所述感壓墨層和所述一對電極接觸的方式向內側折彎。
2.如權利要求1所述的壓力傳感器，其中，所述基材的形成有所述感壓墨層的部分，以相對于所述基材的形成有所述一對電極的部分凸狀突出的方式形成，其根部向內側折彎。
3.如權利要求2所述的壓力傳感器，其中，在所述根部形成使得容易向內側折彎的半切斷或虛線狀的穿孔。
4.如權利要求2或3所述的壓力傳感器，其中，在所述根部的兩端上形成有防止折彎至內側時向外側突出的切口。
全文摘要
本發(fā)明提供壓力傳感器，該壓力傳感器能夠以好的生產率層疊感壓墨層和電極，容易利用載荷控制感壓墨層和電極的接觸，利用載荷的感壓墨層與電極間的電阻值的再現(xiàn)性好，能夠高精度地測定壓力。在基材膜(31)上使一對電極(16a、16b)和電特性根據(jù)按壓力而變化的感壓墨層(30)并列排列而形成的壓力傳感器(40)中，基材膜(31)的形成有感壓墨層(30)的部分以使感壓墨層(30)和一對電極(16a、16b)接觸的方式向內側折彎，從而制作壓力傳感器(40)。
文檔編號G01L1/20GK102159927SQ200980136378
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月2日 優(yōu)先權日2008年9月19日
發(fā)明者星野浩之, 甲斐義宏, 高井雄一郎 申請人:日本寫真印刷株式會社