专利名称：坐标输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种坐标输入装置，尤其涉及到使用压力传感器 的坐标输入装置。
背景技术：
历来，使用压力传感器的坐标输入装置多用于计算机等的输 入装置。作为此类坐标输入装置，有各种结构的装置得到提案，而本 申请人:提出一种输入灵敏度高的坐标输入装置(参照专利文献 1)。图6至图8表示了根据本申请人提案的坐标输入装置的一例。图6至图8的坐标输入装置可进行二维(X-Y)的输入，图 6和图7表示机械结构，图8表示检测电路的结构。下面将说明 该输入装置在固定于计算机等的基板1的中心处略圆形的搭载 部la上搭载略十字形状的传感器部3，而该传感器3具有由挠 性基板2的电阻器构成的4个矩形压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3 d ;在该传感器部3之上搭载具有柔软性的平圆板状基板部件 4，而该基板部件4由合成树脂等模制品构成；以及在搭载部1 a的外周部上，如图7所示，将以90度间隔竖起形成的4个卡 子5折弯到基板部件4上，从而使基板l、挠性基板2以及基板 部件4互相固定在一起。略圆形状的操作部件6将在中心的下表 面突设的中心轴(图略)宽松地插到基板部件4的中心孔4h以
及挠性基板2的中心孔2h中，并被搭载在基板部件4上，而且 将外罩部件(图略)盖在操作部件6的凸缘部6a上来防止操作 部件6的位置偏移。挠性基板2的4个压力传感器3 a 、 3b、 3 c、 3d以90度间隔配置，在基板部件4的处于各压力传感器3a、 3b、 3c、 3d的顶部的位置上配置可挠曲自由的衬板部4 a 、 4b 、 4c 、 4d 。为了隔开这些衬板部4a 、 4b、 4c、 4d， 在其相互之间穿设了略〈字形的孔7。这些衬板部4a 、 4b、 4c、 4d的上表面上分别形成有凸起8a 、 8b、 8c、 8d。如图6和图8所示，4个压力传感器3 a 、 3b 、 3c 、 3d的 电路配置成两组压力传感器3 a 、 3 b以及3 c 、 3d分别输出X 轴输入和Y轴输入，而该两组压力传感器3a、 3b以及3c、 3 d处于隔着中心在直径位置上相对置的状态。如图8所示，基准 电压不断地通过基准电压源9施加到压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3d上。然后，在朝下方按压的方式对操作部件6进行操作时， 通过与按压力相对应的凸起8a 、 8b、 8c、 8d，衬板部4 a 、 4b、 4c、 4d被压向下方而挠曲，并将发生在压力传感器3a、 3 b 、 3 c 、 3 d的各电压变化输出到被设置在信号处理IC10芯片 内的X轴输入部11和Y轴输入部12，使坐标输入得以进行。图9至图11表示了根据本申请人提案的坐标输入装置的其 它例子。图9至图11的坐标输入装置构成为可进行三维(X-Y-Z)的 输入，而图9和图IO表示不同例的机械结构，图ll表示检测电 路的结构。下面将主要说明图9所示的坐标输入装置与图6以及图7 所示例的不同之处除了挠性基板2的4个压力传感器3 a 、 3b、 3c、 3d之外，在中心孔2h部分还增设用于Z轴的传感器 3e，操作部件6形成为通过在下表面突设的中心轴6h按压压力
传感器3e。环状外侧操作部件13以在操作部件6的凸缘6a上 搭载其内周部的状态被配置在操作部件6的外周位置上，而该环 状外侧操作部件13的下表面与基板部件4的4个凸起8 a 、8 b 、 8c 、 8d相面对。在外侧操作部件13的外周部上外侧操作部材 13被形成为，由外罩部件14盖在外侧操作部件13的凸缘部13a 上使其位置不发生偏移的状态。其它结构与图6及图7所示的坐 标输入装置相同。图10的坐标输入装置为，省略图9的坐标输入装置的4个 凸起8a、 8b、 8c、 8d后，以在外侧操作部件13的下表面设 置的4个凸起15a、 15b、 15c、 15d来代替。
在图9和图10所示的坐标输入装置中，5个压力传感器3 a 、 3b 、 3c 、 3d 、 3e的电路配置如图11所示。如图11所示， 形成为从基准电压源9通过多路器(multiplexer) 15可以对4个 X-Y轴输出用压力传感器3a、 3b、 3c、 3d和l个Z轴输出 用压力传感器3e转换通电。多路器15形成为，通过接收信号处 理IC10所输出的多路器转换信号，由接点15a来自由切换两个 端子15b、 15c。 1个Z轴输出用压力传感器3e和4个X-Y轴 输出用压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3 d串联连接在一个端子15b 上，而Z轴输出用压力传感器3e和4个X-Y轴输出用压力传感 器3a、 3b、 3c、 3d之间的接点连接在另一个端子15c上。 形成为，从该接点可向设在信号处理IC10芯片内的Z轴输入部 16输出。其它结构与图8所示的电路相同。专利文献l:(日本)特开2004-048121号公报
但是，在图8及图11所示的以往的坐标输入装置中，因为 从基准电压源9不断地对压力传感器3a、 3b、 3c、 3d和3e 供电，所以功耗增大，例如以电池为电源的个人计算机上就存在 电池消耗速度过快等缺陷
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种功耗 小的坐标输入装置。而且，本发明还有另一个目的，即提供一种功耗小，且不受 周围环境变化的影响而能够正确进行坐标输入的坐标输入装置。为了实现上述目的，本发明所涉及到的坐标输入装置，具有 对操作时所施加的压力作为电压变化而进行检测、由电阻构成的 压力传感器，该坐标输入装置的特征在于，在上述压力传感器的 电源侧设置有开关元件，而该开关元件开关控制施与上述压力传 感器的电压。依照本发明的坐标输入装置，因为通过开关元件开关控制提 供给压力传感器的电压，所以就能大幅度降低坐标输入装置的功 耗。而且，本发明所涉及到的坐标输入装置，具有对操作时所施 加的压力作为电压变化进行检测、由电阻构成的压力传感器，该 坐标输入装置的特征在于，在上述压力传感器的电源侧设置有开 关元件，而该开关元件开关控制施与上述压力传感器的电压；在 上述压力传感器的接地侧设置有抵消机构，当上述开关元件的特 性随着周围的环境变化而变化了时，该抵消机构抵消该变化。依照本发明的坐标输入装置，通过开关元件开关控制提供到 压力传感器的电压，使坐标输入装置的功耗大大降低，而且，即 使当上述开关元件的特性随着周围环境的变化而引起了变化时， 也有抵消机构抵消该变化，从而使上述压力传感器的检测输出始 终保持很正确。又，本发明所涉及到的坐标输入装置的特征在于，上述开关 元件和抵消机构相邻配置在同一个IC芯片内。
依照本发明的坐标输入装置，上述开关元件和抵消机构受到 几乎同样的环境变化，所以抵消机构的抵消作用能够正确地起作 用，使上述压力传感器的检测输出始终保持很正确。本发明所涉及到的坐标输入装置，其特征还在于，上述抵消 机构由与开关元件相同的元件来构成。依照本发明的坐标输入装置，因为上述抵消机构和开关元件 为相同的元件，所以两者受到同一个环境变化的影响而发生同样 的变化，而消除了对上述压力传感器的影响，使压力传感器的检 测输出更加正确。本发明所涉及到的坐标输入装置，其特征还在于，上述开关元件由FET形成。依照本发明的坐标输入装置，因为上述开关元件为FET，所 以上述各作用发挥得更加正确。本发明所涉及到的坐标输入装置，其特征还在于，设置在上 述压力传感器电源侧的上述开关元件被形成为P型，而设置在上 述压力传感器接地侧的上述开关元件被形成为N型。依照本发明的坐标输入装置，P型和N型的两个FET受到 同一个环境变化的影响而引起同样的变化，所以对上述压力传感 器的影响更加减少，使压力传感器的检测输出更加正确。如上所述，依照本发明所涉及到的坐标输入装置，功耗就会 少，而且还可以发挥能够不受周围环境变化的影响而进行正确的 坐标输入的出色效果。
图1为表示本发明的坐标输入装置的第一实施方式的电路图；图2为表示本发明的坐标输入装置的第二实施方式的电路
图；图3为本发明的坐标输入装置的第一实施方式的等效电路
图；图4为本发明的坐标输入装置的第二实施方式的等效电路
图；图5为表示本发明的坐标输入装置的第三实施方式的电路
图；图6为表示以往的坐标输入装置的一例的分解立体图； 图7为图6的从前例的组装立体图； 图8为表示以往的坐标输入装置一例的电路图； 图9为表示以往的坐标输入装置其它例的半剖立体图； 图10为表示以往的坐标输入装置另外一个其它例的半剖立 体图；图11为表示以往的坐标输入装置的其它例的电路图。 符号说明
3a、 3b、 3c、 3d、 3e压力传感器
9基准电压源
10信号处理IC
21坐标输入装置
23、 31 开关元件(FET)
28抵消机构(FET)
具体实施例方式
下面将用图说明本发明所涉及到的坐标输入装置的实施方式。图1表示本发明的第一实施方式的电路结构。本实施方式形 成为能够进行二维(X-Y)的输入，与以往例相同的部分将附上 相同符号。
在本实施方式的坐标输入装置21中，在信号处理IC10芯片 的外部配置有4个压力传感器3a 、 3b 、 3c 、 3d 。 g卩，两组 压力传感器3a、 3b以及3c、 3d并联连接，并分别输出X轴 输入和Y轴输入，而且1个端部被接地，而另一个端部与信号 处理ICIO的芯片的基准电力的输出端子22相连接。在基准电压 源9和输出端子22之间作为开关元件的一例形成有FET23，该 开关元件对提供给压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c和3 d的电压进行 开关控制。该FET23为P型，基准电源施加的开关信号被提供 到栅极并受到开关控制。而且，两组压力传感器3 a 、 3 b以及3 c 、 3d的接点分别连接在信号处理IC10芯片的输入端子24、 25，并形成为通过放大器26、 27向X轴输出部11、 Y轴输出部 12输出检测电压的状态。
下面说明本第一实施方式的作用。
在本实施方式中，进行坐标输入时，基准电源施加接通信号 被提供到FET23栅极(gate)，使FET23接通并通过基准电压源 9将基准电压VDD施加到4个压力传感器3a、 3b、 3c、 3d 上。在这种状态下，当朝下方按压操作部件6对其进行操作时， 通过与按压力相对应的凸起8a 、 8b、 8c、 8d，衬板部4 a 、 4b、 4c、 4d被压向下方而挠曲，并输出发生在压力传感器3 a、 3b、 3c、 3d的各电压变化，具体来讲，输出在两组压力 传感器3a、 3b以及3c、 3d上发生的电压分压比的变化，而 该电压变化通过放大器26、 27得到放大后被输入到X轴输出部 11、 Y轴输出部12，使坐标输入得以进行。
而且，当不进行坐标输入时，基准电源施加断开信号被提供 到FET23的栅极，断开FET23而阻止来自基准电压源9的基准 电压VDD的施加。 如上所述，依照本实施方式，因为通过作为开关元件的FET23可以开关控制提供给4个压力传感器3a 、 3b、 3c、 3 d的电压，所以能够大大降低坐标输入装置21的功耗。而且， 因作为开关元件使用FET23，所以能够在信号处理IC10的芯片 内一体成型。图2为本发明的第二实施方式的电路结构。本实施方式形成 为能够进行二维(X-Y)输入的结构，在第一实施方式的4个压 力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3d的接地侧设置作为开关元件的N 型FET28。其它结构的构成与第一实施方式相同。若进一步进行说明的话，FET28位于信号处理IC10的芯片 的输入端子29与输出端子30之间，并且被一体成型在信号处理 IC10的芯片内，而基准电压不断地被施加到栅极使其处在接通 状态。4个压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3 d的接地侧端部与输入 端子29相连接，而输出端子30则被接地。下面将说明本第二实施方式的作用。在本实施方式中，进行坐标输入时，基准电源施加接通信号 被提供到FET23的栅极，使FET23接通后由基准电压源9将基 准电压VDD依次施加到4个压力传感器3a 、 3b、 3c、 3d和 FET28。在这种状态下，当朝下方按压操作部件6进行操作时， 通过与按压力相对应的凸起8a 、 8b、 8c、 8d，衬板部4a、 4b、 4c、 4d被朝下方按压而挠曲，并输出发生在压力传感器 3a、 3b、 3c和3d的各电压变化，具体来讲，将分别输出两 组压力传感器3a、.3b以及3c、 3d的电压分压比的变化，而 该电压变化通过放大器26、 27被放大后输入到X轴输出部11、 Y轴输出部12，使坐标输入得以进行。而且，当不进行坐标输入时，基准电源施加断开信号被提供 到FET23的栅极，断开FET23并阻止来自基准电压源9的基准 电压VDD的施加。如上所述，依照本实施方式，因为通过作为开关元件的 FET23可以开关控制提供给4个压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3 d的电压，所以能大大降低坐标输入装置21的功耗。而且，作 为开关元件使用FET23、 28，因此能够在信号处理IC10的芯片 内一体成型。另外，在本实施方式中，将FET23作为开关控制提供给压 力传感器3a 、 3b 、 3 c 、 3d的电压的开关元件而设置在压力 传感器3a、 3b、 3c和3d的电源侧，并且作为开关元件的 FET23，在其特性随着周围环境变化而变化时，FET28作为抵消 该变化的抵消机构被设置在压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3 d的 接地侧，所以即使FET23作为开关元件其特性随着周围的环境 变化而发生变化时，FET28作为抵消机构也可以抵消其变化，因 此压力传感器3a、 3b、 3c、 3d的检测输出一直保持正确。 作为周围的环境变化，可以举出基准电压源VDD的变动或者温 度变化。因为上述环境变化同样作用于作为开关元件和抵消机构 的FET23、 28的两个通态电阻而相互抵消，来自压力传感器3 a、 3b、 3c、 3d的输出(被2个电阻分压的电压)的变动， 与图1的第一实施方式的情况相比就变小。进一步说明的话，例 如假设作为开关元件和抵消机构的FET23、 28的通态电阻为 几个Q到数十Q，那么，输入时所发生的压力传感器3a、 3b、 3c、 3d的电阻值的变化为数豪Q到数十Q。对上述关系来说， 当不设置抵消机构而只设置作为开关元件的一个FET23时，如 果一个FET23的通态电阻随着电源电压变化或温度变化而从数 十豪Q变到数十Q，就无法与压力传感器3a、 3b、 3c、 3d 的电阻变化进行区分，因此有可能出现检测错误，但是，如果设 置作为抵消机构的另一个FET28，就能够抵消FET23的通态电
阻的变动。而且，如同本实施方式，因为开关元件23和抵消机构28 相邻配置在同一信号处理IC10的芯片内，所以开关元件23和抵 消机构28受到几乎相同的环境变化，使通过抵消机构28的抵消 作用起到正确的效果，则压力传感器3a、 3b、 3c、 3d的检 测输出始终保持正确。另外，如同本实施方式，抵消机构28与开关元件23由相同 元件来构成(在本实施方式中为FET)，因此两者23、 28受到相 同的环境变化的影响而引起同样的变化，并减少了对压力传感器 3a、 3b、 3c、 3d的影响，从而压力传感器3 a 、 3b、 3c、 3d的检测输出更加正确。并且，因为作为开关元件使用了 FET23，所以能够更加恰当地发挥上述各作用。另外，如本实施方式，被设置在压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3 d电源侧的作为开关元件的FET23形成为P型，而被设置在上 述压力传感器3a 、3b 、3c 、3d接地侧的作为抵消机构的FET28 形成为N型，因此P型和N型的2个FET23、 28受到相同的环 境变化影响而引起同样的变化，从而更加减少了对压力传感器3 a、 3b、 3c、 3d的影响，使压力传感器3 a 、 3b、 3c、 3d的检测输出更加正确。图3以及图4为第一实施方式和第二实施方式的等效电路图。在这里，设定各压力传感器3a、 3b、 3c、 3d的电阻值 为RS、开关元件以及抵消机构FET23、 28的通态电阻为r。在图3的第一实施方式中，因为只在传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3d的电源提供侧设置作为开关元件的FET23，所以被电阻分压 的IC的输入电压Vi为Vi={RS/(2RS+r)} X VDD。 在这里，如果假设作为开关元件的FET23的通态电阻变化 了+aQ，那么，输入电压Vi'就成为Vi，={RS/(2RS+r+ a )} X VDD，电压变动值A VI-(Vi-Vi')则成为△ VI=(Vi-Vi，) ={ a RS/(2RS+r)( 2RS+r+ a )}。相对于此，在图4的第二实施方式中，进行与上述同样的计 算，就会成为Vi=(l/2)XVDDVi，=(l/2)XVDDAVI=( Vi-Vi，)=0 使第二实施方式的压力传感器3a 、 3b 、 3c 、 3d的电压变动 被控制得很小。另外，虽然为了简化计算式，将传感器3a 、 3b 、 3c 、 3 d的电阻全部设定成RS、开关元件的通态电阻全部设定成r，但 实际上它们的值存在偏差并不相同。图5表示本发明的第三实施方式的电路结构。本实施方式形 成为能够进行三维(X-Y-Z)输入，在第二实施方式的4个压力 传感器3a、 3b、 3c、 3d的基准电压侧设置了压力传感器3e 和作为开关元件的FET31。其它结构的构成与第二实施方式相 同。进一步进行说明的话，FET31位于信号处理IC10的芯片的 输出端子32与基准电压源9之间，并被一体成型在信号处理 IC10的芯片内，基准电源施加开关信号被提供到FET31的栅极 并开关控制FET31。压力传感器3e与信号处理IC10的芯片的输 出端子32和4个压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3d的基准电压侧 的端部相连接。下面将说明本第三实施方式的作用。
X-Y轴的二维动作与第二实施方式的情形相同，因此在这里 只说明Z轴的动作。在本实施方式中，进行Z轴的坐标输入时，基准电源施加接 通信号被提供到FET31的栅极，FET31被接通后来自基准电压 源9的基准电压VDD依次施加给压力传感器3e、 4个压力传感 器3a、 3b、 3c、 3 d及FET28。此时另 一个FET23处于断开 状态。在该状态下，如果朝下方按压操作部件6向压力传感器 3e施加按压力，该压力传感器3e所发生的电压变化就从压力传 感器3e和4个压力传感器3 a 、 3 b 、 3 c 、 3d之间的接点得到 输出，并通过输出端子22被输入到设在信号处理IC10的芯片内 的Z轴输出部16，使坐标输入得以进行。而且，不进行坐标输入时，基准电源施加断开信号被提供到 FET31的栅极，使FET31得到断开并阻止由基准电压源9施加 基准电压VDD。依如上所述，在第三实施方式中，三维坐标的输入被进行得 非常良好。另外，本发明并不只受限于上述实施方式，可以根据必要进 行各种变更。例如，作为开关元件的23、 31以及抵消机构28，可以使用 FET以外的开关元件。而且，作为抵消机构28，只要一直存在 通态电阻就可以，因此可使用电阻器。
权利要求
1. 一种坐标输入装置，具有对操作时所施加的压力作为电 压变化而进行检测、由电阻构成的压力传感器，该坐标输入装置 的特征在于，在上述压力传感器的电源侧设置有开关元件，而该 开关元件开关控制施与上述压力传感器的电压。
2. 根据权利要求1所述的坐标输入装置，其特征在于，上 述开关元件相邻配置在同一个IC芯片内。
3. 根据权利要求1所述的坐标输入装置，其特征在于，上 述开关元件由FET形成。
4. 一种坐标输入装置，具有对操作时所施加的压力作为电 压变化进行检测、由电阻构成的压力传感器，该坐标输入装置的 特征在于，在上述压力传感器的电源侧设置有开关元件，而该开 关元件开关控制施与上述压力传感器的电压；在上述压力传感器 的接地侧设置有抵消机构，当上述开关元件的特性随着周围的环 境变化而变化了时，该抵消机构抵消该变化。
5. 根据权利要求4所述的坐标输入装置，其特征在于，上述开关元件和抵消机构相邻配置在同一个IC芯片内。
6. 根据权利要求4所述的坐标输入装置，其特征在于，上 述抵消机构由与开关元件相同的元件形成。
7. 根据权利要求4所述的坐标输入装置，其特征在于，上 述开关元件由FET形成。
8. 根据权利要求4所述的坐标输入装置，其特征在于，设 置在上述压力传感器电源侧的上述开关元件被形成为P型，而设 置在上述压力传感器接地侧的上述开关元件被形成为N型。
全文摘要
本发明提供一种坐标输入装置，其功耗少并且不受周围环境变化的影响而能够正确进行坐标输入。该坐标输入装置(21)具有对操作时所施加的压力作为电压变化进行检测、由电阻构成的压力传感器(3a)、(3b)、(3c)、(3d)、(3e)，该坐标输入装置的特征在于，在上述压力传感器(3a)、(3b)、(3c)、(3d)、(3e)的电源侧设置开关元件(23)、(31)，而该开关元件开关控制提供给上述压力传感器(3a)、(3b)、(3c)、(3d)、(3e)的电压。
文档编号G01L1/22GK101122834SQ200710140818
公开日2008年2月13日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月10日
发明者大场克一, 平野伸儿, 波多野直行 申请人:阿尔卑斯电气株式会社