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JPH02103823A - 圧電トランスジューサアレイ - Google Patents

圧電トランスジューサアレイ

Info

Publication number
JPH02103823A
JPH02103823A JP1210227A JP21022789A JPH02103823A JP H02103823 A JPH02103823 A JP H02103823A JP 1210227 A JP1210227 A JP 1210227A JP 21022789 A JP21022789 A JP 21022789A JP H02103823 A JPH02103823 A JP H02103823A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transducer
electrodes
piezoelectric
location
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1210227A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyung-Tae Park
キュン・タエ・パク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pennwalt Corp
Original Assignee
Pennwalt Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pennwalt Corp filed Critical Pennwalt Corp
Publication of JPH02103823A publication Critical patent/JPH02103823A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K17/964Piezoelectric touch switches
    • H03K17/9643Piezoelectric touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302Sensors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/96015Constructional details for touch switches
    • H03K2217/96027Piezoelectric snap spring
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S310/00Electrical generator or motor structure
    • Y10S310/80Piezoelectric polymers, e.g. PVDF

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Input From Keyboards Or The Like (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、 Pl’l的には、圧電トランスジューサア
レイに関し、詳しくいうと、改良された圧電キーボード
アレイに関する。
[従来の技術] キースイッチはこのスイッチに力が印加されたときに電
圧信号を発生することができる。この電圧信号はコンピ
ュータ、アルファニューメリックキーボード、台所機器
、及び多くの他の電子装置を含む応用装置において使用
できる。
通常の金属接点スイッチは長期間にわたる使用の後で信
頼できなくなる。例えば、接触抵抗は時間とともに増大
する傾向にあり、接点の不十分な接触は不所望なチャタ
リング及び、或はバウンスを生じさせる。金属接点キー
スイッチの一般的な不信頼性を克服するために、磁気抵
抗素子を使用するホール効果キースイッチ及び容量性キ
ースイッチが開発されたけれど、これらは精巧な或は手
の込んだ部品及び、或は制御回路を必要とする。
最近になって、力感知素子として機能する有極のポリマ
ー圧電フィルムが開発された。これらフィルムは金属接
点キースイッチの欠陥、並びに硬(でもろく、壊れやす
(、複雑な形状に機械加工することが困難な、かつしば
しば表面を叩く音波によってスプリアス電圧信号を発生
する圧電セラミックスに固有の欠陥をほぼ克服する。
好ましい有極のポリマー圧電フィルムの1つはポリ弗化
ビニリデン(PVDF)である。PVDFフィルムに極
性を与える、機械的配向及び強電界中での処理を含む、
処理段階を注意深く制御することによって、非常に圧電
気のかつパイロ電気のフィルムが得られる。そのような
フィルムは本発明の出願人であるペンウォルト・コーポ
レイションの製品である商品名rKYNARJ  (キ
ナール)として商業的に人手できる。
このKynarPVDFフィルムは可撓性があり、丈夫
でかつ安価であり、低いモジュラス及び低い機械的Qを
有し、従って殆ど又は全くチャタリングがない。今日の
多くのキーボードは圧電又はパイロ電気感知素子として
PVDFフィルムを使用する。
KynarPVDFフィルムは印加された応力(又は歪
み)に比例する、或は熱エネルギに比例する電荷を発生
する。この電荷はフィルムの出力信号を表わす。出力信
号の強さはフィルムの周囲温度、フィルム上の電極金属
化の面積及びその厚さ、フィルムの圧電/パイロ電気定
数、応力(又は歪み)或は熱エネルギが印加される速度
、機械的条件(フィルムの緊張状態、積層、機械的雑音
及び機械的素子相互間結合)、及び回路条件(シールド
、インピーダンス及び漏洩)によって変化する。
[発明が解決しようとする課題] PVDFフィルムを使用する従来技術のキーボードの設
計には、スイッチ位置からの個々のワイヤリードの数が
過剰である、機械的結合及び電気的クロストークに敏感
であるというような欠点がある。これら欠点はPVDF
フィルムを使用することから生じるのではなく、想像力
のない設計から生じる。その上、従来技術のキーボード
は1つのスイッチアレイのどの1つのスイッチが作動さ
れるかを正確に識別するのに手の込んだデコード回路を
必要とする。これはかかるキーボードのコスト及び複雑
さを増大させる。
本発明の目的は複雑な多スイツチキーボードのリード数
を僅か3本に大幅に減少させるキーボードを提供するこ
とであり、それによって回路を最小限にし、かつ作動さ
れたキーに独特の電気信号を発生させることによってこ
の作動されたキーを明確に識別する「スマート」出力信
号を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は1つのアレイに配列された複数の圧電トランス
ジューサ手段からなる圧電トランスジューサアレイであ
る。少なくとも複数の前記トランスジューサ手段に対す
る共通の電極が設けられている。複数の別個の信号電極
が各トランスジューサ手段と関連している。各トランス
ジューサ手段に対する信号電極の数は同じである。各ト
ランスジューサ手段に対する信号電極の表面積は各トラ
ンスジューサ手段に独特の信号を発生するように適合さ
れ、かつ配置されている。各複数の対応する表面積の信
号電極は共通の導体によって一緒に接続されている。
1つのトランスジューサロケーションから生じる信号は
各トランスジューサロケーションに独特なものである。
本発明を例示する目的で、現在好ましい1つの形式を添
付図面に示すけれど、本発明は図示の正確な構成、配置
、及び具体例に限定されないということは理解されよう
[実施例] 添付図面を参照すると、第1A及び18図には圧電ポリ
マーフィルムを使用する従来技術のキーボードの一形式
が示されている。このキーボードは参照番号10によっ
て総括的に指示されており、そして圧電ポリマーフィル
ムのシート12を含む。このシート12上には例示のた
め1乃至8の番号が付された複数の個々のキーロケーシ
ョンが含まれている。第1B図に最良に示されるように
、各個々のキーロケーションはそれ自身の「ホラ1〜」
電極14及び接地電極16を有する。各対の電極14.
1G並びに圧電ポリマーフィルムの電極間の部分は個々
のトランスジューサロケーシヨンを構成する。1つのト
ランスジューサロケーションが、例えば、圧力によって
作動されると、電気信号が発生される。
この形式の従来技術のシステムの主な欠点は電極のパタ
ーン化及び整列が臨界的であるということである。さら
に、各キーは、個々のキーロケーションによって発生さ
れる電気信号が処理及びデコード回路に結合できるよう
に、2つの専用り−ド18及び20(第1A図参照)を
有さねばならない。タイプライタ−キーボード或はコン
ピュータキーボードのような複雑なキーボードの場合に
は、個々のり−ド18.20の数は明らかに膨大なもの
となり、キーボードのコスト及び複雑さが増大し、かつ
その信頼性が低下する。その上、この形式のキーボード
では、各個々のキーロケーションは誤った結果をもたら
す可能性があるキー相互間の応力(又は歪み)或はキー
間のパイロ電気的クロストークを避けるために機械的に
結合を解除されねばならない。
第2A及び2B図は必要な個々のリードの数を減少させ
るように設計された従来技術の他の形式の圧電ポリマー
キーボード22を示す。この形式のキーボードにおいて
は、圧電ポリマーフィルム24はこのフィルム24の一
方の表面に行(横列)電極26を、また反対の表面に直
交する列(縦列)電極28を備えている。これら直交す
る行及び列電極26.28はそれらが交差するキー位置
を形成する。これら、キー位置は例示のために番号1乃
至8によって指示されている。行及び列電極の交差を使
用するこの形式の構造体はリード数を行の数に列の数を
加えたものに減少させる。
第1A及び18図の従来技術のキーボードと同様に、キ
ー位置間のクロストークを減少させるためには機械的結
合を解除する必要がある。しかしながら、第2A及び2
B図に例示されたこの形式のキーボードに関する主な欠
点は、いくつかのキーが共通の導体を共有する場合の素
子相互間の容量性クロストークであり、それによっであ
るキーを作動させることによって1つのキー位置に発生
される電荷は前記共通の導体を共有する隣接するキーに
信号を発生させる。この容量性クロストークな最小にす
るために、複数の圧電フィルムシートを使用すること(
コストがかさむ)、すべてのキーを個々に接地に接続す
る分割キー電極パターンを使用すること、圧力が2つの
フィルムを一緒に圧縮する(圧電技術と膜技術の混成物
)場合に、スペーサの使用、等を含む多数の試みがなさ
れた。これら解決策はいずれも完全に満足の行(もので
はない。
本発明はこれら問題を解決し、そして複雑なキーボード
のリード数を僅か3本に大幅に減少させるキーボードを
提供し、それによってコスト及び複雑さを最小にして信
頼性を最大にし、一方作動されたキーに独特の電気信号
によってこの作動されたキーを明確に識別する「スマー
ト」信号を処理電子回路に提供する。
第3図を参照すると、本発明の一実施例によるキーボー
ド30が概略的に例示されている。このキーボード30
は、ポリ弗化ビニリデンフィルム(PVDF)であるこ
とが好ましいが、これに限定される必要はない圧電ポリ
マーフィルムのシート32の形式のサブストレートを含
む。PVDFが好ましいけれど、圧電セラミックス或は
他の圧電ポリマーフィルムのような任意の圧電材料が本
発明の範囲から逸脱することなしに使用できる。
例えば、テトラフルオロエチレン及びトリフルオロエチ
レンのような弗化ビニリデンのコポリマー(共重合体)
及び共重合性コモノマーが使用できる。
共通電極34がPVDFフィルム32の一方の表面に設
けられている。共通電極34は連続する金属化領域の形
式であることが好ましく、PVDFフィルム32の一方
の実質的に全表面をおおってもよい。共通電極34は、
シルクスクリーン印刷、真空蒸着、等のような通常の任
意の金属化プロセスによって形成できる。PVDFフィ
ルム32の反対の表面は複数の個々のトランスジューサ
ロケーション、即ち、キー位置36に分割される。例示
のため、A乃至■と指示されたかかる9つのキー位置が
第3図に示されている。各キー位置には複数の個々の電
極がある。第3図に示す実施例では、2つの個々の電極
38.40が例示されているが、本発明は各キー位置に
おいて使用される個々の電極の正確な数に限定されるも
のではない。個々の電極38.40は同じ導電体材料よ
り形成されることが好ましいが、必ずしもその必要はな
く、また共通電極34と同じ態様で形成することもでき
る。個々の電極38.40は同じ厚さを有するが、必ず
しも同じ表面積ではない。第3図から理解できるように
、電極38.40の相対表面積は相違しており、各キー
位置36毎に独特である。
1つのキー位置における複数の電極のそれぞれ毎に対応
する電極は共通の導体によって一緒に接続され、対応す
る電極に対する単一の電気端子を形成する。従って、例
えば、対応する電極38は共通の導体42によって一緒
に接続されて単一の電気端子46を形成し、−力対応す
る電極40は共通の導体44によって一緒に接続されて
単一の電気端子48を形成する。
動作において、各キー位置36の電極38及び40は異
なる表面積を有するから、キー位置の付勢によって生じ
る電荷は相違し、付勢されたキー位置の電極の表面積に
比例する。キー位置によって発生された電荷は電気端子
46及び48を通じて通常の電荷増幅回路に供給できる
。かくして、全キーボードの出力信号は、僅かに2つの
導体42及び44.2つの端子46及び48、並びに共
通電極34に対する端子(図示せず)のみを使用するだ
けで、取出すことができる。
−例として、キー位置Aの電極38及び40は等面積の
ものでよく、この面積は、随意ではあるが、1に等しい
と称することができる。キー位置Aの付勢によって発生
された電荷は端子46及び48に現われ、かつ電極38
及び40の表面積に比例する振幅を有する。この振幅は
また、随意ではあるが、lの値を割当てることができる
。かくして、1の振幅を有する電荷が端子46及び48
に検出されるときにはいつでも、それはキー位置Aが付
勢されたということを指示する。キー位置Cは、電極4
0が電極38の表面積の3倍であるように、かつキー位
置Cの電極38が1に等しい面積を持つように、製造す
ることができる。か(して、キー位置Cが付勢されると
、端子46の出力信号は1の値を持ち、端子48の出力
信号は3の値を持つ。この状態が検出されると、それは
キー位置Cが付勢されたということを指示する。電極対
38及び40が表面積の独特の組合せを有する限り、そ
れぞれが関連した独特の信号を有する任意数のキー位置
が製造でき、そして独特の電極表面積を形成する際に達
成可能な精度及び高い信頼度で電荷の差を弁別する電子
的電荷検出回路の能力によってのみ制限を受けるだけで
ある。
どのキー位置が付勢されたかを正確に検出する信頼度を
高めるために、一定面積の基準電極を各キー位置に追加
することができる。第4図を参照すると、一定面積の基
準電極50が電極38及び40とともに各個々のキー位
置36に設けられている。基準電極50は、随意ではあ
るが、1に等しい面積を割当てることができる。基準電
極50の全部が共通の導体52によって一緒に接続され
て基準端子54を形成する。基準電極50はすべて同じ
表面積を有するから、端子54の出力信号はどのキー位
置が付勢されたかに関係な(同じ振幅を有する。前述し
たように、この振幅は、随意ではあるが、■の値を割当
てることができる。基準電極50の追加により、端子5
4の出力信号は端子46及び48における信号の比較の
基準として使用できる。例えば、個々のキー位置が付勢
される際の付勢力にキーボード30を余り依存させない
ようにする比検出手法(スキーム)が採用できる。PV
DFフィルムの出力は印加された力に比例するから、よ
り大きな力がより大きな振幅出力を発生し、一方より小
さな力はより小さな振幅出力を発生する。小さな力だけ
を使用してキー位置が付勢される場合には、実際の出力
信号は小さすぎて信頼できる検出ができないであろう。
しかしながら、出力信号の比が得られるならば、検出精
度は高くなる。出力信号を基準信号と比較することによ
って、各個々のキー位置毎に独特の比が得られる。これ
は第3図に示す実施例では不可能である。何故ならば、
例えば、キー位置A、E及び■の比は、これら位置間で
は表面積が相違するけれど、画電極がこれら位置のそれ
ぞれにおいて同じ表面積を有しているので、同一となる
からである。
第4図に示す実施例では、キー位置A、E及び■の出力
の比は、基準電極50からの出力信号と比較したときに
、常に独特である。これは次の表1に例示されている。
人−−1 電極面積 キー位置  38 40 50 A    111 B    121 C131 D    211 E    221 電荷の比 38/40 40150 F       23123 G       31131 H32132 I        33133 上記表1から、比検出手法を使用することによって独特
の「スマート」信号が得られ、かつこの信号はキー位置
に対する実際の力或はパイロ電気入力とは無関係である
ということが理解できる。
第5図は本発明による実際のキーボードが構成できる1
つの態様を示す。第5図において、個々のキー位置36
は、例えばプラスチック材料の薄いシートでよいカバー
プレート58中の開口56によって定められる。カバー
プレート58の下側にはマイラー(商品名)のような透
明材料の保護シート60が配置されることが好ましく、
この保護シート60の下側にキーボード30が位置付け
されている。第5図に見られるように、電極38及び4
0は開口56と整列される。マイラーシート60への圧
力、例えば、指による圧力、はキー位置36に付勢力を
提供する。
第6図は本発明による実際のキーボードが構成できる他
の態様を示す。第6図において、個々のキー位置36は
垂直方向に往復運動するプランジャ62のようなキー付
勢素子を含む。プランジャ62はスナップディスク64
と協働動作してキー位置36に付勢力を提供する。プラ
ンジャ62が押し下げられると、スナップディスク64
が第6図の左側部分に示す弛緩した位置から第6図の右
側部分に示すスナップ作動した位置にスナップ移動する
。これによって各キー位置に均一な力が印加される。
圧力を感知する以外に、PVDFフィルムは熱エネルギ
を感知する。従って、第7図に示すように、熱エネルギ
によって付勢されるキーボードが構成できる。第7図に
おいて、各キー位置36は垂直方向に往復運動可能な作
動子66を含む。プランジャ66は垂直方向に対しある
角度をもって配置された反射表面68を有する。赤外線
源72からの赤外線70は第7図に関して水平方向に向
けられている。休止位置において、作動子66は、第7
図に破線で示すように、赤外線70が反射表面68を叩
かない位置にある。キー位置36が付勢されるべきであ
ると、作動子66は下側に押圧され、赤外線源72から
の赤外線70が反射表面68によってPVDFフィルム
32の表面に反射される。PVDFフィルム32の表面
に反射された赤外線はこのフィルム32から出力信号を
発生させる。
本発明は単一の連続する圧電フィルムのサブストレート
に限定されない種々の態様で実現できる。例えば、第8
図に示すように、本発明は個々のトランスジューサ74
のアレイで実現できる。
例示のため、第8図にはA、B及びCと指示された3つ
の個々のトランスジューサが示されているけれど、任意
数の個々のトランスジューサがアレイを形成するために
使用できるということを理解すべきである。同様に、個
々のトランスジューサ74は円形の円板として例示され
ているけれど、トランスジューサの正確な幾何学的形状
は重大なものではない。個々のトランスジューサ74は
トランスジューサ素子として好ましいPVDFフィルム
を使用してもよ(、或は圧電セラミックのような任意の
他の圧電材料を使用してもよい。前記した実施例の場合
と同様に、異なる表面積の電極76.78が各キー位置
A%B及びCにおいてトランスジューサ74の一方の表
面に設けられる。
各トランスジューサ74の反対の表面は、第8図に一部
分破線の引出し線によって指示されているように、電極
80を備えている。各トランスジューサ74の対応する
電極76は一緒に接続されて単一の電気端子81を形成
し、対応する電極78は一緒に接続されて単一の電気端
子82を形成する。簡明にするために図面から除去され
ているけれど、トランスジューサ74の反対の表面の電
極は一緒に接続されて第3の、即ち、共通の電極を形成
する。第8図に示された本発明の実施例によるトランス
ジューサアレイは、トランスジューサ位置が共通の圧電
サブストレート上の個々のトランスジューサロケーショ
ンではなくて、個々のトランスジューサから構成されて
いるという点を除き、前記した実施例と同じ態様で動作
する。
個々のトランスジューサロケーション、即ち、キー位置
の数は第9図に例示された本発明の実施例を使用するこ
とによって事実上2倍にできる。
第9図には反対の極性を持つ圧電フィルム84及び86
の形式の2つのサブストレートが示されている。(説明
の目的上、フィルム84及び86は2つの別個のサブス
トレートとして言及するが、フィルム84及び86は反
対の極性の領域を持つ単一の圧電フィルムの各部分でも
よい。反対極性の領域は、この分野の技術者には理解で
きるように、フィルム製造プロセスにおいて極性化電圧
の極性を変えることによって単一のPVDFフィルム上
に形成できる。しかしながら、2つの別個のシートが使
用されようと単一のシートが使用されようと、本発明に
は重大なことではない。)例示のために、各圧電フィル
ム84及び86は4つの個々のキー位置A乃至り及びA
o乃至Doをそれぞれフィルムの一方の表面に有する。
簡明にするために図面から除去されているが、フィルム
84及び86の反対の表面は金属化され、個々のトラン
スジューサ位置に対する共通の電極を形成している。例
示のために、フィルム84は符号「+」によって指示さ
れているように正の極性を有するものとみなし、フィル
ム86は符号「−」によって指示されているように負の
極性を有するものとみなす。
第9図に示すように、フィルム84上のキー位置A乃至
り並びにフィルム86上のキー位置Ao乃至D°は、前
述の実施例の場合のように、異なる相対表面積の対応す
る電極88.90をそれぞれ有する。かくして、フィル
ム84では各キー位置A乃至りが独特の出力信号を発生
する。フィルム86の各キー位置A゛乃至D゛について
も同じことがいえる。その上、フィルム84及び86は
反対の極性を有するから、各フィルムの異なるキー位置
は、依然として独特の信号を発生するけれど、表面積の
比が同じ電極88.90を有する可能性がある。かくし
て、例えば、キー位alAが付勢されると、第10図の
上側にその波形を示すように、キー位置Aの押圧及び解
放を指示する正に移行するパルス及びこれに続く負に移
行するパルスからなる出力信号が発生される。フィルム
86はフィルム84とは反対の極性を有するから、キー
位置Aと同じ表面積比の電極88.9oを有し得るキー
位置A゛の付勢によって、第10図の下側にその波形を
示すように、等しい振幅の、しかし反対の極性の信号が
発生される。かくして、反対極性の2つのフィルムを使
用することによってキー位置の有効数を2倍にすること
ができる。フィルム84上の各キー位置は独特の信号を
発生するだけでな(、フィルム86上の同一の電極領域
のキー位置とはその極性が反対のために区別できる。
第10図の波形をさらに参照すると、「シフトキー」の
動作のようないわゆる静的検出が出力信号の極性を使用
することによって行なえる。例えば、あるキー位置の押
圧を指示するいずれかの波形の第1の出力パルスは、所
定のキー位置の付勢がシフトキーが押圧されたか否かに
依存して2つの異なる機能を遂行し得る場合に、シフト
キー機能を遂行するために使用できる。シフトキーが押
圧されている限り、シフトキーの動作は可能である。シ
フトキーが解放されると、キー位置の解放を指示する第
2のパルスが感知され、シフトキーの動作が終了する。
シフトキーの動作はこの中に記載したすべての実施例で
可能である。
さて、第11図及び第12図を参照すると、多層92.
94の圧電フィルムを使用する本発明のさらに他の実施
例が示されている。第11図に示すように、層92のよ
うな1つの層が層94のような他方の層上に重畳される
。複数のキー位置A乃至りがフィルム92の上部表面上
に配置され、第1の対応する電極96が各キー位置に形
成される。対応する電極96は電気的に一緒に接続され
て単一の電気端子98を形成する。第12図から最良に
分るように、層94の表面上には、同じくA乃至りと指
示された4つのキー位置が層92と整合状態で存在する
。第2の対応する電極100が層94の各キー位置A乃
至りに形成され、かつ電気的に一緒に接続されて単一の
端子102を形成している。
簡明にするために図面から除去されているが、フィルム
92及び94の反対側の表面は金属化され、各層のすべ
てのキー位置に対する共通の電極を形成している。絶縁
層(図示せず)が層間に設けられている。
第11図及び第12図に示す実施例では、あるキー位置
が付勢されると、この付勢されたキー位置に独特の信号
が前の実施例と同様に端子98.102から得られる。
しかしながら、この実施例では、行及び列情報を提供す
るように独特の信号を発生することがより容易であり、
その結果、長方形のアレイの場合にはx−y情報、即ち
、行及び列情報が得られる。第12図に示すように、第
1の行の対応する電極96は同じ表面積を持つようにな
し得る。第2の行の対応する電極96もまた、第1の行
の共通電極の表面積とは異なる表面積ではあるが、同じ
表面積を持つようになし得、以下所望する数の行に対し
て同様になし得る。フィルム94については、第1の列
の共通電極100が同じ表面積を持つようになし得、第
2の列の共通電極100もまた、第1の列の共通電極1
00とは異なる表面積ではあるが、同じ表面積を持つよ
うになし得、以下同様である。このように、キー位置に
独特の信号を発生することに加えて、信号はマトリック
ス内で付勢されたキー位置のXy位置に関する情報を信
号振幅に含むことになる。
キーボードアレイについて本発明を記載したけれど、本
発明はこれに限定されるものではなく、本発明の他の応
用がこの分野の技術者には想到できる。例えば、本発明
はプレーナインパクトセンザとして使用することができ
、平らな表面に対する物体の衝撃点のx−y座標が測定
できる。X−y位置のほかに、衝撃力もまた、測定でき
る。何故ならば、本発明のトランスジューサは衝撃力の
振幅を感知するようにできるからである。
本発明はその精神又は本質的な属性から逸脱することな
しに他の特定の形式で実施できるから、上述の記載を参
照するのではな(て本発明の範囲を指示する特許請求の
範囲を参照すべきである。
4、゛ の  な舌日 第1A及び18図は従来技術のキーボードアレイの一形
式を示す平面図及び側面図、第2A及び2B図は従来技
術のキーボードアレイの他の形式を示す平面図及び側面
図、第3図は本発明の一実施例によるキーボードアレイ
を概略的に示す平面図、第4図は本発明の第2の実施例
によるキーボードアレイを概略的に示す平面図、第5図
は本発明によるキーボードアレイが構成できる1つの態
様を簡単化して示す断面図、第6図は本発明によるキー
ボードアレイが構成できる第2の態様を簡単化して示す
断面図、第7図は本発明によるキーボードアレイが構成
できる第3の態様を簡単化して示す説明図、第8図は本
発明の第3の実施例によるキーボードアレイを概略的に
示す斜視図、第9図は本発明の第4の実施例によるキー
ボードアレイを概略的に示す平面図、第10図は第9図
に示す実施例によるキーボードからの代表的な電気信号
を示す波形図、第11図及び第12図は本発明の第5の
実施例によるキーボードアレイを概略的に示す斜視図及
び平面図である。
30:キーボード 32:圧電ポリマーフィルムのシート 34:共通の電極 36:トランスジューサロケーション又はキー位置 38.40:電極 42.44:共通の導体 46.48:電気端子 50:基準電極 52:共通の導体 54:基準端子 56:開口 58:カバープレート 60:保護シート 62.66:ブランジャ 64ニスナツプデイスク 70:赤外線 72:赤外線源 74ニドランスジユーサ 76.78:電極 84.86:圧電フィルム 88.90:電極 92.94:圧電フィルム層 96.100:電極 98.102:端子

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アレイに配置された複数の圧電トランスジューサ
    手段と、 少なくとも前記複数の圧電トランスジューサ手段に対す
    る共通の電極と、 各トランスジューサ手段に関連した複数の個々の信号電
    極であって、各トランスジューサ手段に対する信号電極
    の数が同じであり、各トランスジューサ手段に対する信
    号電極の表面積が各トランスジューサ手段に独特の信号
    を発生するように適合され、かつ構成されている複数の
    個々の信号電極 とを具備し、 各複数の対応する表面積の信号電極が共通の導体によっ
    て一緒に接続されている圧電トランスジューサアレイ。
  2. (2)前記トランスジューサ手段が個々の圧電トランス
    ジューサからなる特許請求の範囲第1項記載の圧電トラ
    ンスジューサアレイ。
  3. (3)前記トランスジューサ手段が圧電材料のサブスト
    レートを含み、個々のトランスジューサロケーションが
    このサブストレート上に形成されている特許請求の範囲
    第1項記載の圧電トランスジューサアレイ。
  4. (4)前記圧電材料が圧電ポリマーである特許請求の範
    囲第3項記載の圧電トランスジューサアレイ。
  5. (5)前記圧電ポリマーがポリ弗化ビニリデン(ポリビ
    ニリデン・フルオライド)である特許請求の範囲第4項
    記載の圧電トランスジューサアレイ。
  6. (6)各トランスジューサ手段に対する前記信号電極の
    うちの少なくとも1つが同じ表面積を有する特許請求の
    範囲第1項記載の圧電トランスジューサアレイ。
  7. (7)回路手段が付勢されたトランスジューサ手段から
    の信号を利用するために前記共通の導体に接続されてい
    る特許請求の範囲第1項記載の圧電トランスジューサア
    レイ。
  8. (8)圧電材料のシートと、 該シート上にアレイに配置された個々のトランスジュー
    サロケーションと、 少なくとも該複数のトランスジューサロケーションに対
    する前記シートの一方の表面上の共通の電極と、 各トランスジューサロケーションにある前記シートの反
    対表面上の複数の個々の電極であって、各トランスジュ
    ーサロケーションにある電極の数が同じであり、各トラ
    ンスジューサロケーションにある電極の表面積が各トラ
    ンスジューサロケーションに独特の信号を発生するよう
    に適合され、かつ構成されている複数の個々の電極 とを具備し、 各複数の対応する表面積の電極が共通の導体によって一
    緒に接続されて少なくとも2つの端子を形成している圧
    電トランスジューサアレイ。
  9. (9)各トランスジューサロケーションにある個々の電
    極のうちの少なくども1つが同じ表面積を有する特許請
    求の範囲第8項記載の圧電トランスジューサアレイ。
  10. (10)回路手段が付勢されたトランスジューサロケー
    ションからの信号を利用するために前記端子に接続され
    ている特許請求の範囲第8項記載の圧電トランスジュー
    サアレイ。
  11. (11)前記圧電材料が圧電ポリマーである特許請求の
    範囲第8項記載の圧電トランスジューサアレイ。
  12. (12)前記圧電ポリマーがポリ弗化ビニリデン(ポリ
    ビニリデン・フルオライド)である特許請求の範囲第1
    1項記載の圧電トランスジューサアレイ。
  13. (13)少なくとも1つのトランスジューサロケーショ
    ンにおける前記圧電材料の極性が少なくとも1つの他の
    トランスジューサロケーションにおける圧電材料の極性
    と反対である特許請求の範囲第8項記載の圧電トランス
    ジューサアレイ。
  14. (14)圧電ポリマーフィルムのシートと、該フィルム
    上にアレイに配置された複数の個々のキー位置と、 すべてのキー位置に対する前記フィルムの一方の表面上
    の共通の電極と、 各キー位置にある前記フィルムの反対表面上の複数の個
    々の電極であって、各キー位置にある個々の電極の数が
    同じであり、各キー位置にある電極がそのキー位置の付
    勢時に各キー位置に独特の電気信号を発生するための独
    特の組合せの表面積を有する複数の個々の電極 とを具備し、 各複数の対応する表面積の電極が共通の導体によって一
    緒に接続されているキーボード。
  15. (15)前記複数の個々の電極が少なくとも2つである
    特許請求の範囲第14項記載のキーボード。
  16. (16)各キー位置における個々の電極のうちの少なく
    とも1つが同じ表面積を有する特許請求の範囲第14項
    記載のキーボード。
  17. (17)前記複数の個々の電極が少なくとも3つであり
    、各キー位置における個々の電極のうちの少なくとも1
    つが同じ表面積を有する特許請求の範囲第14項記載の
    キーボード。
  18. (18)圧電ポリマーフィルムのシートと、該フィルム
    上にアレイに配置された個々のトランスジューサロケー
    ションと、 すべてのトランスジューサロケーションに対する前記フ
    ィルムの一方の表面上の共通の電極と、各トランスジュ
    ーサロケーションにある前記フィルムの反対表面上の複
    数の個々の電極であって、各トランスジューサロケーシ
    ョンにある電極の数が同じであり、各トランスジューサ
    ロケーションにある電極の表面積が各トランスジューサ
    ロケーションに独特の信号を発生するように適合され、
    かつ構成されている複数の個々の電極 とを具備し、 各複数の電極のうちの対応する電極が共通の導体によっ
    て一緒に接続されて単一の端子を形成し、このようにし
    て形成された端子の合計数が各トランスジューサロケー
    ションの電極の数と同じである圧電トランスジューサア
    レイ。
  19. (19)前記圧電ポリマーフィルムがポリ弗化ビニリデ
    ンからなる特許請求の範囲第18項記載の圧電トランス
    ジューサアレイ。
  20. (20)少なくとも1つのトランスジューサロケーショ
    ンにおける前記圧電ポリマーフィルムの極性が少なくと
    も1つの他のトランスジューサロケーションにおける圧
    電ポリマーフィルムの極性と反対である特許請求の範囲
    第18項記載の圧電トランスジューサアレイ。
  21. (21)圧電材料の第1のシートであって、該シートの
    第1の表面上にアレイに配置された個々のトランスジュ
    ーサロケーションと、前記シートの反対の表面上にすべ
    てのトランスジューサロケーションに対する共通の電極
    とを有する第1のシートと、 圧電材料の第2のシートであって、該第2のシートの第
    1の表面上にアレイに配置された個々のトランスジュー
    サロケーションと、前記第2のシートの反対の表面上に
    すべてのトランスジューサロケーションに対する共通の
    電極とを有し、前記第1のシートが前記第2のシートに
    重畳されたときに、これら第1及び第2のシート上の前
    記個々のトランスジューサロケーションが整合状態にあ
    る第2のシートと、 前記第1及び第2のシート間の絶縁層と、 各トランスジューサロケーションにある各シートの前記
    第1の表面上の複数の個々の電極であって、各シートの
    各トランスジューサロケーションにある電極の数が同じ
    であり、各トランスジューサロケーションにある電極が
    、前記アレイ内のあるトランスジューサロケーションの
    ロケーションを表わす独特の電気信号を、そのトランス
    ジューサの付勢時に、発生するための独特の組合せの表
    面積を有する複数の個々の電極 とを具備し、 各シートの電極が共通の導体によって一緒に接続されて
    いる圧電トランスジューサアレイ。
  22. (22)前記トランスジューサロケーションが行及び列
    の直交マトリックスを形成するように配置されている特
    許請求の範囲第21項記載の圧電トランスジューサアレ
    イ。
  23. (23)前記第1及び第2のシートの一方の前記個々の
    電極が、あるトランスジューサロケーションが位置付け
    されている行を表わす信号を、そのトランスジューサロ
    ケーションの付勢時に、発生するように適合されており
    、前記第1及び第2のシートの他方の前記個々の電極が
    、前記トランスジューサロケーションが位置付けされて
    いる列を表わす信号を発生するように適合されている特
    許請求の範囲第22項記載の圧電トランスジューサアレ
    イ。
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