专利名称：多向开关构件以及具有该多向开关构件的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够在多个方向操作的多向开关构件以及具有该多向开关构件的电子设备。
背景技术：
一直以来，在车载用设备、多功能固定电话机、便携电话机等中，装载有在按压了其操作面板内的按钮时能够感知该按压以识别输入的输入装置。在该输入装置中，还具有并不是单纯的开和关而是根据对按钮的按压程度来发挥不同功能的结构。作为用于发挥该功能的结构，公知有如下结构将触点部做成由半球状的导电橡胶构成的导电体，并且，以该导电体的曲面底部与印刷电路基板上的触点电极组对置的方式，将该导电体配置在操作板的背侧(例如，参照专利文献1)。若使用导电橡胶制的触点部，则能够根据按压按钮的力，改变该导电体和触点电极组的接触面积，其结果是，能够使构成触点电极组的电极间的电阻值的大小依赖于按压按钮的力。因此，若将按钮做成能够在上下左右这四个方向操作的多向开关构件，则能够在各方向发挥与按压相应的功能。专利文献1 日本特开2003-083819号公报但是，在上述的多向开关构件中存在如下问题。若多向开关构件为大拇指大小的程度，则在按压了多向开关构件的特定方向时，往往也同时按压了相邻的方向按键。尤其是，在不仅能够在上下左右这四个方向按压，而且能够在斜向按压的多向开关构件的情况下，例如，即使操作者打算按压上方向，也有可能同时按压右斜上方，或者，即使打算按压右斜上方，也有可能同时按压上方向以及右方向。若仅是将用于对各方向按键的开和关进行检测的电极组以各方向按键的数量形成在印刷电路基板上，则在如上述那样按压了多个方向按键的情况下，无法发挥特定的方向按键的功能。作为针对这种状况的对策，考虑如下方法，例如，不仅将用于对上下左右这四个方向以及各斜向四个方向的按压进行检测的共计八个触点电极组形成在印刷电路基板上，而且，将依赖于针对该各触点电极组的来自各触点的按压的电阻值或电压值等的测量值进行比较，将按压最大的方向按键决定为想要操作的方向按键，发挥该方向按键的功能。但是， 如上所述，当方向按键的数量多时，为了对来自与该数量相当的电极组的检测值进行比较以将特定的方向按键决定为操作按键，需要将从各电极组引出的端子数形成得较多，并在存储器中保存大量表格等数据，其结果是，使印刷电路基板上的布线结构复杂，并且需要装备存储容量大的存储器。即，方向指示的分辨能力依赖于电极组的数量的结果，存在越增加电极组的数量，布线或表格数越多的问题。此外，还存在如下问题。该问题是，若仅是对来自各方向的电极组的检测值进行比较以决定特定的方向按键，则在对多向开关构件沿其周向进行描画操作时，检测是否正在进行描画操作的灵敏度较低。例如，与上述同样，在能够在上下左右和各斜向的共计八个方向操作的多向开关构件的情况下，针对每个45度中心角，检测方向按键已经变为接通的情况，但是，小于45度的中心角不能够进行检测。因此，在对多向开关构件沿周向进行了描画操作的情况下，进行45度以上的操作，首次检测到进行旋转操作，在10度或20度这样的初始的操作阶段，不能够检测出旋转操作。
发明内容本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种结构更加简单并且检测灵敏度高的多向开关构件以及具有该多向开关构件的的电子设备。用于实现所述目的的本发明的一个实施方式是一种多向开关构件，能够在多个方向分别进行按压操作，该多个方向包括成为彼此交叉的直线的延伸方向的四个基准方向； 位于该四个基准方向内的至少一组相邻的两个方向之间的一个中间方向，其特征在于，具有操作板，能够向其背侧进行按压操作；印刷电路基板，配置在该操作板的背侧，受到该操作板上的预定方向的向背侧的按压，检测按压操作，操作板在其背侧的多个方向的各方向具有向印刷电路基板侧突出的一个或多个导电体，印刷电路基板具有基准方向用触点电极组，在四个基准方向，由以彼此不接触状态接近的一个第一电极以及一个接地电极构成；中间方向用触点电极组，在中间方向，由以彼此不接触状态接近的两个第二电极以及一个接地电极构成，两个第二电极以与位于中间方向的两侧的各基准方向的第一电极相邻的方式分别被电连接。另外，本发明的其他实施方式的多向开关构件中，特别地，四个基准方向彼此以90 度间隔形成，中间方向逐个形成在相邻的两个基准方向之间，该多向开关构件能够在八个方向进行按压操作。另外，本发明的其他实施方式的多向开关构件中，特别地，使中间方向用触点电极组为以将梳齿形状的两个第二电极分别与梳齿形状的一个接地电极彼此啮合的方式配置的电极组。另外，本发明的其他实施方式的多向开关构件中，特别地，使基准方向用触点电极组为以将梳齿形状的一个第一电极和梳齿形状的一个接地电极彼此啮合的方式配置的电极组。另外，本发明的一个实施方式提供一种电子设备，具有多向开关构件，能够在多个方向进行按压操作；控制部，设置在该多向开关构件之内或之外，用于确定开关被按压操作的方向，其特征在于，多向开关构件能够在多个方向分别进行按压操作，该多个方向包括成为彼此交叉的直线的延伸方向的四个基准方向和位于该四个基准方向内的至少一组相邻的两个方向之间的一个中间方向，并且，该多向开关构件具有操作板，能够向其背侧进行按压操作；印刷电路基板，配置在该操作板的背侧，受到该操作板上的预定方向的向背侧的按压，检测该按压，操作板在其背侧的多个方向的各方向具有向印刷电路基板侧突出的一个或多个导电体，印刷电路基板包括基准方向用触点电极组，在四个基准方向，由以彼此不接触状态接近的一个第一电极以及一个接地电极构成；中间方向用触点电极组，在中间方向，由以彼此不接触状态接近的两个第二电极以及一个接地电极构成，两个第二电极以与位于中间方向的两侧的各基准方向的第一电极相邻的方式分别被电连接，控制部具有测量单元，在导电体将位于基准方向的第一电极或与其连接的第二电极、和与其接近配置的接地电极电连接时，对根据该连接情况而变化的电阻值、电压值或电流值进行测量；矢量生成单元，基于由测量单元所测量的测量值或与该测量值连动的数值和具有各测量值或数值的基准方向，对每个所述基准方向生成矢量；合成矢量生成单元，对矢量进行合成，生成合成矢量；操作方向确定单元，基于合成矢量，至少确定操作方向。另外，本发明的其他实施方式的电子设备中，矢量生成单元在正反的两个基准方向分别存在测量值的情况下，将这些测量值或数值相抵，生成两个基准方向内的一个基准方向的矢量。根据本发明，能够提供一种结构更简单并且检测灵敏度高的多向开关构件以及具有该多向开关构件的电子设备。
图1是具有本发明实施方式的多向开关构件的便携电话的主视图。图2是表示卸下图1示出的多向开关构件的表侧的部分，并从表侧透过性地观察该表侧的部分的状态的图。图3是图2示出的多向开关构件的表侧的部分的A-A线剖视图。图4是配置在图1示出的多向开关构件的表侧的部分即操作板的背侧的PCB的平面图。图5是图4示出的PCB的B-B线剖视图。图6是表示形成在PCB上的触点电极组以及布线的方式的平面图。图7是用于说明对操作板上的预定方向进行了按压操作时的与各触点电极组接触的接触区域和此时的操作方向的确定方法的图。图8是用于说明对操作板上的预定方向进行了按压操作时的与各触点电极组接触的接触区域和此时的操作方向的确定方法的图，并且是表示对与图7示出的方向不同的方向进行按压操作的例子的图。图9是用于说明对操作板上的预定方向进行了按压操作时的与各触点电极组接触的接触区域和此时的操作方向的确定方法的图，并且是表示对与图7以及图8示出的方向不同的方向进行按压操作的例子的图。图10是用于说明对操作板上的预定方向进行了按压操作时的与各触点电极组接触的接触区域和此时的操作方向的确定方法的图，并且是表示对与图7、图8以及图9示出的方向不同的方向进行按压操作的例子的图。图11是图1示出的电子设备的主体所具有的控制部的例示性的硬件的结构图。图12是表示用于确定对多向开关构件进行按压操作时的操作方向的处理的流程的流程图的一例。图13是表示图12示出的流程图的变形例的图。图14是表示图7示出的触点电极组以及布线的方式的变形例的图。其中，附图标记说明如下1便携电话(电子设备)2多向开关构件10操作板20印刷电路基板[0035]14触点用弹性体(导电体)21触点电极组21a、21C、21e、21g基准方向用触点电极组21b、21d、21f、21h中间方向用触点电极组71,75,78,81梳齿电极(第一电极)72、73、74、76、77、79、80、82 半梳齿电极(第二电极)91、92、93、94、95、96、97、98 梳齿电极(接地电极)120控制部121CPU(测量单元、矢量生成单元、合成矢量生成单元、操作方向确定单元)131、1；35、138、141 半圆形电极(第一电极)132、133、134、136、137、139、140、142 扇形电极(第二电极)151、152、153、154、155、156、157、158、159 半圆形电极(接地电极)
具体实施方式
接着，参照附图，对本发明的多向开关构件以及具有该多向开关构件的电子设备的优选实施方式进行说明。在以下的实施方式中，作为电子设备，以便携电话为例进行说明，但是，电子设备也可以是便携电话以外的设备，例如，便携式电脑、音乐再现用终端、便携电视、车载用音频设备、上述各设备的操作用�？仄鞯�。1.多向开关构件的结构图1是具有本发明实施方式的多向开关构件的便携电话的主视图。如图1所示，作为本实施方式的电子设备的一例的便携电话1具有能够在多个方向进行操作的多向开关构件2。多向开关构件2能够分别在八个方向进行按压操作，该八个方向包括成为彼此交叉的直线的延伸方向的四个基准方向和位于该四个基准方向的相邻的两个方向之间的一个中间方向。多向开关构件2是大致圆形的按键，不仅能够从该按键的中心向八个方向进行按压输入，而且能够对中央部分进行按压输入。但是，多向开关构件2也可以是不能够对其中心进行按压输入而仅能够从中心向八个方向进行按压输入的按键。另外，也可以将多向开关构件2做成能够在包括四个基准方向和1 3个中间方向的5 7个方向进行按压输入的开关构件。图2是表示卸下图1示出的多向开关构件的表侧的部分，并从表侧透过性地观察该表侧的部分的状态的图。图3是图2示出的多向开关构件的表侧的部分的A-A线剖视图。多向开关构件2具有在背侧的印刷电路基板(Printed Circuit Board :PCB)上配置的操作板10。操作板10具有大致圆板形状的薄型的树脂片11 ；第一操作板12，其为大致圆环形状，由树脂制成，并且固定在该树脂片11上；第二操作板13，其为圆形，由树脂制成，并且，在树脂片11上，固定在该第一操作板12的大致中央的孔部分。在第一操作板12 和第二操作板13之间设置有间隙，易于独立操作第一操作板12和第二操作板13。如图2所示，在树脂片11的背面，以沿着第一操作板12的周向的方式，从第一操作板12的中心以45度间隔逐个固定有共计八个作为导电体的一例的触点用弹性体14a、 14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h(以后总称的情况下，称为“触点用弹性体14”)。如图3所示，触点用弹性体14具有大致半球形状，以其球面侧前端朝向PCB侧的方式固定在树脂片11上。另外，在树脂片11的背面，在与第二操作板13的背侧对应的区域，固定有一个大致圆柱形状的按压件15。进而，在树脂片11的背面，在与第一操作板12的背侧对应的触点用弹性体14a、14C、14e、14g的径向外侧的位置，也分别固定有一个大致圆柱形状的按压件 16a、16C、16e、16g(以后总称的情况下，称为“按压件16”)。按压件15、16例如由树脂构成。 按压件15、16以如下方式构成多向开关构件2的表里方向的高度比触点用弹性体14低。 其原因在于，在与操作板10对置配置的PCB上，与触点用弹性体14接触的电极组(后述) 相比，按压件15、16接触的金属圆顶(metal dome)(后述)向操作板10的方向突出。触点用弹性体14由富有柔软性的材料形成，使得在接触PCB上后能够发生弹性变形。另外，在触点用弹性体14中分散有导电性材料，以赋予导电性。作为导电性材料，能够例示出碳、金属等，但是，更优选能够制造出直径小的(纳米级的粒子)并且其处理容易的炭黑。另外，作为构成触点用弹性体14的母材，能够使用硅橡胶、氨基甲酸乙酯树脂、热可塑性弹性体、天然橡胶，它们之中也优选硅橡胶。关于导电性材料的混合量，从提高导电性且维持硅橡胶的弹性的角度考虑，优选相对于硅橡胶材料和该导电性材料的总重量为5 50重量％，更优选为15 35重量％。图4是配置在图1示出的多向开关构件的操作板的背侧的PCB的平面图。图5是图4示出的PCB的B-B线剖视图。此外，在图5中，考虑便于观察，将形成在PCB上的布线等图示得比实际的布线厚。图4示出的PCB20与操作板10的背侧对置配置，用于接受在操作板10上的预定方向上的向背侧的按压，感知被按压操作。PCB20上的分别与各触点用弹性体14a、14b、14c、 14d、14e、14f、14g、14h的背侧对应的位置上，配置有触点电极组的一例即梳齿电极组21a、 21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h(在总称的情况下，称为“梳齿电极组21”)。梳齿电极组21 是以具有多个齿的梳形状的多个电极彼此不接触的方式配置而成的，并分成为配置在四个基准方向(在此为北、东、南、西这四个方向)的基准方向用触点电极组21a、21C、21e、21g 和配置在位于该基准方向内的彼此相邻的基准方向之间的中间方向(在此为东北、东南、 西南、西北这四个方向)的中间方向用触点电极组21b、21d、21f、21h。当从各梳齿电极组 21之上按压各触点用弹性体14使其接触时，根据该按压，各梳齿电极组21和各触点用弹性体14的接触面积变大，其结果是，构成各梳齿电极组21的电极间的电阻值变小。即，各触点用弹性体14发挥能够改变构成梳齿电极组21的电极间的电阻值的可变电阻功能。如图4所示，梳齿电极组21a的外侧和梳齿电极组21b的外侧、梳齿电极组21b的外侧和梳齿电极组21c的外侧、梳齿电极组21c的外侧和梳齿电极组21d的外侧、梳齿电极组2Id的外侧和梳齿电极组2Ie的外侧、梳齿电极组2Ie的外侧和梳齿电极组2If的外侧、 梳齿电极组2If的外侧和梳齿电极组2Ig的外侧、梳齿电极组2Ig的外侧和梳齿电极组2Ih 的外侧以及梳齿电极组21h的外侧和梳齿电极组21a的外侧分别由布线22、布线23、布线对、布线25、布线沈、布线27、布线28以及布线四连接。另外，梳齿电极组21b的内侧和梳齿电极组21 c的内侧、梳齿电极组21 c的内侧和梳齿电极组21 d的内侧、梳齿电极组21 d的内侧和梳齿电极组21 e的内侧、梳齿电极组21 e的内侧和梳齿电极组21 f的内侧、梳齿电极组21f的内侧和梳齿电极组21g的内侧、梳齿电极组21g的内侧和梳齿电极组21h的内侧以及梳齿电极组2Ih的内侧和梳齿电极组2Ia的内侧分别由布线33、布线34、布线35、布线 36、布线37、布线38以及布线39连接。[0058]在由各梳齿电极组21包围的区域的中央，在与按压件15的下方相当的位置，配置有一个金属圆顶50。如图5所示，金属圆顶50的上表面位置比梳齿电极组21的上表面位置高。金属圆顶50的外周端面与在PCB20上形成的圆环状的接地用的电极61电连接。另外，接地用的电极61的内侧配置有圆形的电极62，该电极62与接地用的电极61以及金属圆顶50中的任意一个都不接触。当从第二操作板13上按压多向开关构件2时，按压件15 被向下方按压，能够使金属圆顶50凹下，其结果是，金属圆顶50的中央部分接触到电极62， 接地用的电极61和电极62被电连接。梳齿电极组21a的内侧由接地用的电极61和布线 40连接。另外，在PCB20上的梳齿电极组21a、21c、21e、21g的外侧，在与按压件16a、16c、 16e、16g的下方相当的各位置，分别配置有一个金属圆顶51、52、53、54。金属圆顶51、52、 53,54的上表面位置与先前叙述的金属圆顶50同样，比梳齿电极组21的上表面位置高。金属圆顶51、52、53、54的各外周端面与在PCB20上形成的圆环状的电极(后面叙述)电连接，在该圆环状的电极的内侧配置有圆形的接地用的电极(后面叙述)，该电极与圆环状的电极以及各金属圆顶51、52、53、54中的任意一个都不接触。当从按压件16a、16c、16e、16g 上方的第一操作板12按压多向开关构件2时，按压件16a、16c、16e、16g被向下方按压，能够使金属圆顶51、52、53、讨凹下，其结果是，金属圆顶51、52、53、讨的各中央部分接触到位于其正下方的各接地用的电极，接地用的电极和圆环状的电极被电连接。各圆环状的电极分别由布线41、42、43、44与梳齿电极组2la、21 c、21 e、21 g的各外侧的电极连接。此外，也可以代替金属圆顶50、51、52、53、M，使用树脂制的凸形开关(emboss switch)(例如，PET 制圆顶)、轻触开关等其他种类机械开关。此外，也能够将金属圆顶50、51、52、53、M那样的机械开关设置在树脂片11侧。图6是表示形成在PCB上的触点电极组以及布线的方式的平面图。 主要针对图6示出的各梳齿电极组21的结构进行说明。作为基准方向用触点电极组之一的梳齿电极组21a包括作为第一电极的梳齿电极71，从被八个梳齿电极组21包围的中心(电极62所处的点)观察，位于外侧(以后仅称为“外侧”)；作为接地电极的梳齿电极91，从电极62观察，位于内侧(以后仅称为“内侧”)。梳齿电极71和梳齿电极91形成为将齿彼此交错地啮合那样的配置。作为中间方向用触点电极组之一的梳齿电极组21b 包括作为第二电极的半梳齿电极72，在外侧配置在接近梳齿电极组21a的一侧；作为第二电极的半梳齿电极74，同样在外侧配置在接近梳齿电极组21c的一侧；作为接地电极的梳齿电极92，与半梳齿电极72、74相比配置在内侧。作为基准方向用触点电极组之一的梳齿电极组21c是与梳齿电极组21a相同的方式，包括位于外侧的作为第一电极的梳齿电极 75 ；位于内侧的作为接地电极的梳齿电极93。作为中间方向用触点电极组之一的梳齿电极组21d是与梳齿电极组21b相同的方式，包括作为第二电极的半梳齿电极76，在外侧配置在接近梳齿电极组21c的一侧；作为第二电极的半梳齿电极77，同样地在外侧配置在接近梳齿电极组21e的一侧；作为接地电极的梳齿电极94，与半梳齿电极76、77相比配置在内侧。 作为基准方向用触点电极组之一的梳齿电极组21e是与梳齿电极组21a相同的方式，包括位于外侧的作为第一电极的梳齿电极78;位于内侧的作为接地电极的梳齿电极 95。作为中间方向用触点电极组之一的梳齿电极组21f是与梳齿电极组21b相同的形式，包括作为第二电极的半梳齿电极79，在外侧配置在接近梳齿电极组21e的一侧；作为第二电极的半梳齿电极80，同样地在外侧配置在接近梳齿电极组21g的一侧；作为接地电极的梳齿电极96，与半梳齿电极79、80相比配置在内侧。作为基准方向用触点电极组之一的梳齿电极组21g是与梳齿电极组21a相同的方式，包括位于外侧的作为第一电极的梳齿电极 81 ；位于内侧的作为接地电极的梳齿电极97。作为中间方向用触点电极组之一的梳齿电极组21h是与梳齿电极组21b相同的方式，包括作为第二电极的半梳齿电极82，在外侧配置在接近梳齿电极组21g的一侧；作为第二电极的半梳齿电极73，同样在外侧配置在接近梳齿电极组21a的一侧；作为接地电极的梳齿电极98，与半梳齿电极82、73相比配置在内侧。这样，作为基准方向用触点电极组的四个梳齿电极组21a、21C、21e、21g具有使位于外侧的梳齿电极和位于内侧的梳齿电极啮合的结构；另一方面，作为中间方向用触点电极组的四个梳齿电极组21b、21d、21f、21h具有使位于外侧的两个半梳齿电极和位于内侧的梳齿电极啮合的结构。半梳齿电极72、74、76、77、79、80、82、73的大小是梳齿电极71、75、 78、81、91、92、93、94、95、96、97、98大致一半的大小。先前叙述的布线22、布线23、布线24、 布线25、布线沈、布线27、布线28以及布线四分别连接梳齿电极71和半梳齿电极72、半梳齿电极74和梳齿电极75、梳齿电极75和半梳齿电极76、半梳齿电极77和梳齿电极78、梳齿电极78和半梳齿电极79、半梳齿电极80和梳齿电极81、梳齿电极81和半梳齿电极82、 以及半梳齿电极73和梳齿电极71。另外，先前叙述的布线33、布线34、布线35、布线36、布线37、布线38以及布线39分别连接梳齿电极92和梳齿电极93、梳齿电极93和梳齿电极 94、梳齿电极94和梳齿电极95、梳齿电极95和梳齿电极96、梳齿电极96和梳齿电极97、梳齿电极97和梳齿电极98、以及梳齿电极98和梳齿电极91。另外，在梳齿电极组21a的外侧配置有圆环状的电极63 ；圆形的电极64，位于被该电极63包围的区域内。圆环状的电极63借助布线41与梳齿电极71电连接。同样，在梳齿电极组21c、21e、21g的各外侧分别配置有圆环状的电极65、67、69、位于被各电极65、 67、69包围的区域内的圆形的电极66、68、70。圆环状的电极65、67、69分别借助布线42、 43,44与梳齿电极75、78、81电连接。半梳齿电极73、梳齿电极71、半梳齿电极72以及圆环状的电极63是用于检测北 (N)方向的输入的电极。半梳齿电极74、梳齿电极75、半梳齿电极76以及圆环状的电极65 是用于检测东(E)方向的输入的电极。半梳齿电极77、梳齿电极78、半梳齿电极79以及圆环状的电极67是用于检测南( 方向的输入的电极。半梳齿电极80、梳齿电极81、半梳齿电极82以及圆环状的电极69是用于检测西(W)方向的输入的电极。即，PCB20上的触点电极组21内的中间方向用触点电极不是由用于检测该中间方向(东北、东南、西南、西北) 的各方向的输入的电极构成，而是由用于检测该中间方向的两相邻的基准方向的输入的电极构成。圆环状的电极63、65、67、69是用于分别检测北、东、南、西各方向的输入的电极，但是，能够与它们导通的各接地用的电极64、66、68、70不与接地用的电极61连接。因此，当压入金属圆顶51、52、53、54，将圆环状的电极63、65、67、69与接地用的电极64、66、68、70电连接时，能够发挥与按压各触点电极组21时的功能不同的功能。2.操作方向的确定方法图7 图10是用于说明对操作板上的预定方向进行按压操作时的与各触点电极组接触的接触区域和此时的操作方向的确定方法的图。此外，在图7 图10中，为了避免附图的繁杂，圆环状的电极63、65、67、69、接地用的电极64、66、68、70以及布线41、42、43、
44并没有示出。如图7所示，在向PCB20对第一操作板12上的北方向(图7的上方向)进行按压操作的情况下，触点用弹性体14a、14b、14h分别借助N、NE以及NW这三个接触区域接触到 PCB20上的触点电极组。在此，该三个接触区域的各面积大致相等。接触区域N是以将梳齿电极71和梳齿电极91连接的方式接触的区域。接触区域NE是以将半梳齿电极72、74 和梳齿电极92连接的方式接触的区域。另外，接触区域NW是以将半梳齿电极73、82和梳齿电极98连接的方式接触的区域。由于对北方向进行按压操作，所以，在北方向、东北方向以及西北方向以外的5个方向，触点用弹性体14和触点电极组21没有接触。梳齿电极间 (或半梳齿电极和梳齿电极间)的电阻值与接触区域的面积成反比例变小。因此，当流经恒定的电流时，该梳齿电极间(或半梳齿电极和梳齿电极间)的电压值与接触区域的面积成反比例变小。当电压值越小分值(相当于与电压值这样的测量值连动的数值)越高时，在对基于接触区域N、NE、NW的北方向的电压值赋予20分值的情况下，对基于接触区域NE的东方向的电压值以及基于接触区域NW的西方向的电压值，例如分别赋予5分值。此外，在南方向，梳齿电极间(或半梳齿电极和梳齿电极间)的电阻值无限大，没有赋予分值。其结果是，如表101所示，对北方向赋予20分值，对东方向赋予5分值，对西方向赋予5分值，当将彼此反方向的分值相抵时，仅剩下北方向的20分值。其结果是，生成北方向的合成矢量 102，按压操作方向被决定为北方向。同样，在图8的情况下，在也朝向PCB20对第一操作板12上的东方向(图8的右方向)进行按压操作的情况下，触点用弹性体14c、14d、14b分别借助E、SE以及NE这3个接触区域接触到PCB20上的触点电极组。在此，该3个接触区域的各面积几乎相等。接触区域E是以将梳齿电极75和梳齿电极93连接的方式接触的区域。接触区域SE是以将半梳齿电极76、77和梳齿电极94连接的方式接触的区域。另外，接触区域NE是以将半梳齿电极72、74和梳齿电极92连接的方式接触的区域。由于对东方向进行按压操作，所以，在东方向、东南方向以及东北方向以外的5个方向，触点用弹性体14和触点电极组21没有接触。在西方向，梳齿电极间(或半梳齿电极和梳齿电极间)的电阻值无限大，没有赋予分值。 其结果是，与图7的例子同样赋予分值时，如表103所示，例如，对东方向赋予20分值，对北方向赋予5分值，对南方向赋予5分值，当将彼此反方向的分值相抵时，仅剩下东方向的20 分值。其结果是，生成东方向的合成矢量104，按压操作方向被决定为东方向。另外，如图9所示，在朝向PCB20对第一操作板12上的东北方向(图9的右上方向)进行按压操作的情况下，触点用弹性体14b、14c、1 分别借助NE、E以及N这3个接触区域接触到PCB20上的触点电极组。在此，该3个接触区域的各面积几乎相等。接触区域 NE是以将半梳齿电极72、74和梳齿电极92连接的方式接触的区域。接触区域E是以将梳齿电极75和梳齿电极93连接的方式接触的区域。另外，接触区域N是以将梳齿电极71和梳齿电极91连接的方式接触的区域。北方向以及东方向的各总计的接触面积相等，所以， 各电压值也相等。进而，由于对东北方向进行按压操作，所以，在东北方向、北方向以及东方向以外的5个方向，触点用弹性体14和触点电极组21没有接触。在西方向以及南方向，梳齿电极间(或半梳齿电极和梳齿电极间)的电阻值无限大，没有赋予分值。其结果是，如表 105所示，例如，对北方向赋予15分值，对东方向赋予15分值。对北方赋予的分值和对东方向赋予的分值相同，其差为零。其结果是，生成东北方向的合成矢量108，按压操作方向被决定为东北方向。接着，如图10所示，说明在朝向PCB20对第一操作板12上的东方向稍靠东北的方向进行按压操作时的按压操作方向的决定方法。触点用弹性体14b、14c、14d、Ha分别借助 NE、E、SE以及N这四个接触区域接触到PCB20上的触点电极组。在此，接触区域NE、E、SE 以及N的各接触面积比设为10 10 8 2。由于按压操作的方向为东方向的稍靠东北的方向，所以，从该方向显著脱离的位置的接触区域N比其他接触区域NE、E以及SE小。在该例中，当对梳齿电极75和梳齿电极93之间的电压值赋予的分值为10分值时，对半梳齿电极72、74和梳齿电极92之间的电压值赋予的分值也为10分值。对半梳齿电极76、77和梳齿电极94之间的电压值赋予的分值为8分值，对梳齿电极71和梳齿电极91之间的电压值赋予的分值为2分值。在西方向，梳齿电极间(或半梳齿电极和梳齿电极间)的电阻值无限大，没有赋予分值。其结果是，如表109所示，对北方向赋予7分值，对东方向赋予19 分值，对南方向赋予4分值。当将彼此反方向的分值相抵时，剩下东方向的19分值和北方向的3分值。其结果是，生成从东方向稍靠东北的合成矢量112，按压操作方向被决定为东方向的稍靠东北的方向。在表109所示的情况下，北和南为彼此相反的方向。因此，对北方向赋予的分值和南方向的分值被相抵。另一方面，在东方向和西方向的情况下，没有西方向的分值，但是，在实际的运算中，从东方向的分值(19分值)中减去西方向的分值(零分值)。合成矢量112是与基准方向(北、东、南、西)以及中间方向(东北、东南、西南、西北)中的任意一个方向都完全不一致的方向。进行上述那样的矢量的运算处理，由此，能够确定与在多向开关构件2中预先设定的八个方向不一致的任意方向以及其强度。其优点之一在于，在对第一操作板12沿其周向进行描画的所谓的旋转操作时，能够精确地检测出时时刻刻发生变化的矢量的变化。例如，当对第一操作板12从正北的位置沿其周向向东进行描画操作时，即使没有从梳齿电极组21a的位置操作到梳齿电极组21b的位置，也能够在其间的位置检测出矢量方向的变化。例如，能够从开始操作至10度或15度这样的低角度阶段检测出旋转操作。另外，例如，在地图内移动光标的情况下，能够向任意的位置移动光标。 这样，当能够根据合成矢量决定任意的方向时，与设置很多电极组的情况相比，还能够防止误动作。另一方面，当识别到如合成矢量112那样，具有与八个方向中的任意一个都不一致的方向的矢量始终为操作方向时，在要发挥八个方向中任意一个方向按键的功能的情况下，会发生问题。因此，在进行如上述那样的旋转操作以外的情况下，优选判别合成矢量112 位于八个方向中哪个方向的范围内。例如，将第一操作板12按照每个45度中心角分为八个区域，将该八个区域分配为北、东北、东、东南、南、西南、西、西北八个方向。由于合成矢量 112存在于东方向的区域内，所以，将东方向决定为操作方向。这样，当根据在按压多个方向按键时生成的合成矢量存在哪个区域，将操作方向决定为八个方向中的任意一个时，在进行旋转操作以外的操作时没有障碍。3.控制部的概略结构图11是图1出示的电子设备的主体所具有的控制部的例示性的硬件的结构图。控制部120是具有用于决定多向开关构件2的按压操作的方向的功能的结构部，并具有中央处理装置(Central Processing Unit :CPU) 121、专用于读取的存储器 (Read Only Memory :R0M) 122、能够读写的存储器(Random Access Memory :RAM) 123、影像RAM(Video Random Access Memory :VRAM) 124、通过电气或电压的操作能够删除或改胃 β 的 # fit zH (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory EEPROM) 125、接口 (Interface 1/F) 126。控制部120能够设置在多向开关构件2的PCB20 上或设置在PCB20以外。ROMl22是保存CPU121的控制用程序等的专用于读取的信息的存储器。RAM123是保存操作系统(Operation System :0S)、各种应用软件、用于确定该实施方式中的按压操作方向的计算机程序等的可读写的存储器。VRAMlM是将各种数据显示在便携电话1的表示部上时暂时保存该数据的存储器。EEPR0M125也是暂时写入数据的存储器。接口 1 是接收来自控制部120的外部的信号或向其外部发送信号的部分。在此，“控制部120的外部” 也包括“便携电话1的外部”。CPU121兼作测量单元，在作为导电体的各触点用弹性体14将位于各基准方向上的作为第一电极的梳齿电极71、梳齿电极75、梳齿电极78以及梳齿电极81或者与其连接的作为第二电极的半梳齿电极72、74、半梳齿电极76、77、半梳齿电极79、80以及半梳齿电极82、73、和与其接近配置的作为接地电极的梳齿电极91、梳齿电极92、梳齿电极93、梳齿电极94、梳齿电极95、梳齿电极96、梳齿电极97以及梳齿电极98电连接时，对根据该连接的情况而变化的电阻值、电压值或电流值进行测量；矢量生成单元，基于由该测量单元所测量出的测量值或与该测量值连动的数值即分值和具有各测量值或分值的基准方向，对每个基准方向生成矢量；合成矢量生成单元，对矢量进行合成，生成合成矢量；操作方向确定单元，基于该合成矢量，至少确定操作方向。操作方向确定单元不仅可以确定操作方向，也可以确定按压的大小。在作为存储器的R0M122、RAM123以及EEPR0M125内的至少一个中，能够保存表格或公式，该表格和公式记录了与在各触点用弹性体14接触到各梳齿电极组21时作为第一电极的梳齿电极71等和作为接地电极的梳齿电极91等之间(或作为第二电极的半梳齿电极72等和作为接地电极的梳齿电极92之间)的电阻值、电压值或电流值相应的分值的值。 在此，“分值”被广义解释，除了与电压值等测量值对应的数值之外，还包括该测量值本身。 另外，分值除了图7 图10的表101、103、105、109例示的数值以外，什么样的数值都能够采用。4.确定按压操作方向的处理的流程图12是表示用于确定对多向开关构件进行了按压操作时的操作方向的处理的流程的流程图的一例。当操作者对多向开关构件2的预定方向进行按压操作时，CPU121作为测量单元， 对各触点电极组21的电压值等进行测量(步骤ST1)。接着，CPU121作为矢量生成单元，基于该测量值或与该测量值连动的数值即分值和具有各测量值或分值的基准方向(例如北方向、东方向)，对每个基准方向生成矢量(步骤SD)。接着，CPU121作为合成矢量生成单元，对每个基准方向的矢量进行合成，生成合成矢量(步骤ST!3)。接着，CPU121作为操作方向确定单元，基于该合成矢量确定操作方向和按压的强度(步骤ST4)。在步骤ST4中，也可以仅确定操作方向。[0084]图13是表示确定对多向开关构件进行了按压操作时的操作方向的处理的流程的流程图，是对图12示出的流程图进行了变形的其他例子。当操作者对多向开关构件2的预定方向进行按压操作时，CPU121作为测量单元， 对各触点电极组21的电压值等进行测量(步骤ST11)。接着，CPU121作为矢量生成单元， 在正反的两个基准方向(例如，北和南、或东和西)分别存在测量值时，将北和南(即上下) 间以及东和西(即左右)间的各测量值或与其连动的分值相抵，生成两个基准方向内的一个基准方向的矢量(步骤ST12)。接着，CPU121作为合成矢量生成单元，对每个基准方向的矢量进行合成，生成合成矢量(步骤ST13)。接着，CPU121作为操作方向确定单元，基于该合成矢量，确定操作方向和按压的强度(步骤ST14)。与前述的步骤ST4同样，在步骤ST 14中，也可以仅确定操作方向。5. PCB上的触点电极组等的方式的变形例图14是表示图7示出的触点电极组以及布线的方式的变形例的图。如图14(14A)所示，也可以不是将梳齿电极71和梳齿电极91、梳齿电极75和梳齿电极93、梳齿电极78和梳齿电极95、梳齿电极81和梳齿电极97分别配置在从电极62所在的中心观察的外侧和内侧，而是配置在沿着连接各触点电极组21的圆的周向相邻的位置。 进而，也可以将梳齿电极91、92、93、94、95、96、97、98分别借助布线40单独地连接在接地用的电极61上。另外，如图14(14B)所示，也能够不采用梳齿电极，而采用将圆分割成大致一半而成的半圆形状的电极或将圆分割成大致四分之一而成的扇形状的电极。具体地说，将作为第一电极的半圆形电极131和作为接地电极的半圆形电极151配置在沿连接各触点电极组21的圆的周向相邻的位置，形成北方向的基准方向用触点电极组。另外，将作为第二电极的扇形电极132以及扇形电极134配置在沿周向相邻的位置，并将作为接地电极的半圆形电极152配置于在内侧与扇形电极132、134相邻的位置，形成东北方向的中间方向用触点电极组。将作为第一电极的半圆形电极135和作为接地电极的半圆形电极153配置在沿周向相邻的位置，形成东方向的基准方向用触点电极组。另外，将作为第二电极的扇形电极 136以及扇形电极137配置在沿周向相邻的位置，并将作为接地电极的半圆形电极IM配置于在内侧与形电极136、137相邻的位置，形成东南方向的中间方向用触点电极组。将作为第一电极的半圆形电极138和作为接地电极的半圆形电极155配置在沿周向相邻的位置， 形成南方向的基准方向用触点电极组。另外，将作为第二电极的扇形电极139以及扇形电极140配置在沿周向相邻的位置，并将作为接地电极的半圆形电极156配置于在内侧与扇形电极139、140相邻的位置，形成西南方向的中间方向用触点电极组。将作为第一电极的半圆形电极141和作为接地电极的半圆形电极157配置在沿周向相邻的位置，形成西方向的基准方向用触点电极组。另外，将作为第二电极的扇形电极142以及扇形电极133配置在沿周向相邻的位置，并将作为接地电极的半圆形电极158配置于在内侧与扇形电极142、 133相邻的位置，形成西北方向的中间方向用触点电极组。另外，与图14(14A)所示的例子同样，也可以将半圆形电极151、152、153、154、155、156、157、158分别借助布线40单独地与接地用的电极61连接。此外，图14(14B)示出的触点电极组与图14(14A)示出的触点电极组相比，在按压量小的情况下检测灵敏度可能差。例如，在北方向的触点电极组的情况下，即使触点用弹性体Ha接触到半圆形电极131的右侧，也接触不到与半圆形电极151。在其他基准方向(东方向、南方向以及西方向)的情况下也同样。因此，比较优选使用了梳齿电极的图14(14A) 的触点电极组的方式。另外，如图14(14C)所示，也可以使用如下的触点电极组在四个基准方向，将图 14(14B)示出的两个半圆形电极以从电极62所在的中心观察在外侧和内侧相邻的方式配置。在该方式的情况下，也与图14(14B)出示的方式同样，在按压量小的情况下检测灵敏度可能差。因此，比较优选使用了梳齿电极的图14(14A)的触点电极组的方式。6.其他实施方式以上，对本发明的多向开关构件以及电子设备的优选实施方式进行了说明，但是， 本发明并不限于上述实施方式，能够施加各种变形来实施。例如，成为彼此交叉的直线的延伸方向的四个基准方向可以不是北方向、东方向、 南方向以及西方向这样的彼此正交的两直线的两端方向，而是以90度以外的预定角度交叉的两直线的两端方向。另外，也可以将基准方向设为东北、东南、西南以及西北这四个方向，将中间方向设为北、东、南、西这四个方向。导电体也可以是在各方向不独立而在两个以上方向上公用的一个或多个导电体。 另外，导电体并不限于触点用弹性体14那样的橡胶状弹性体，也可以是例如由具有导电性的树脂或金属(优选比较柔软的金属)构成的成型体。也可以将使第一电极以及能够与其电连接的接地电极都为梳齿电极、使第二电极以及能够与其电连接的接地电极为扇形电极以及半圆形电极的触点电极组的图案形成在 PCB20上。另外，也可以使第一电极以及能够与其电连接的接地电极为半圆形电极，使第二电极以及能够与其电连接的接地电极分别为半梳齿电极以及梳齿电极。产业上的可利用性本发明能够用于各种电子设备的开关。
权利要求1.一种多向开关构件，能够在多个方向分别进行按压操作，该多个方向包括成为彼此交叉的直线的延伸方向的四个基准方向；位于该四个基准方向内的至少一组相邻的两个方向之间的一个中间方向，其特征在于，具有操作板，能够向其背侧进行按压操作；以及印刷电路基板，配置在该操作板的背侧，受到该操作板上的预定方向的向背侧的按压， 检测按压操作，所述操作板在其背侧的所述多个方向的各方向具有向所述印刷电路基板侧突出的一个或多个导电体，所述印刷电路基板具有基准方向用触点电极组，在所述四个基准方向，由以彼此不接触状态接近的一个第一电极以及一个接地电极构成；以及中间方向用触点电极组，在所述中间方向，由以彼此不接触状态接近的两个第二电极以及一个接地电极构成，两个所述第二电极以与位于所述中间方向的两侧的各基准方向的所述第一电极相邻的方式分别被电连接。
2.如权利要求1所述的多向开关构件，其特征在于， 所述四个基准方向彼此以90度间隔形成，所述中间方向逐个形成在相邻的两个所述基准方向之间， 所述多向开关构件能够在八个方向进行按压操作。
3.如权利要求1或2所述的多向开关构件，其特征在于，所述中间方向用触点电极组是以将梳齿形状的两个所述第二电极分别与梳齿形状的一个所述接地电极彼此啮合的方式配置的电极组。
4.如权利要求1或2所述的多向开关构件，其特征在于，所述基准方向用触点电极组是以将梳齿形状的一个所述第一电极和梳齿形状的一个所述接地电极彼此啮合的方式配置的电极组。
5.一种电子设备，具有多向开关构件，能够在多个方向进行按压操作；以及控制部， 设置在该多向开关构件之内或之外，用于确定开关被按压操作的方向，其特征在于，所述多向开关构件能够在多个方向分别进行按压操作，该多个方向包括成为彼此交叉的直线的延伸方向的四个基准方向和位于该四个基准方向内的至少一组相邻的两个方向之间的一个中间方向，并且，该多向开关构件具有 操作板，能够向其背侧进行按压操作；以及印刷电路基板，配置在该操作板的背侧，受到该操作板上的预定方向的向背侧的按压， 检测该按压，所述操作板在其背侧的多个方向的各方向具有向所述印刷电路基板侧突出的一个或多个导电体，所述印刷电路基板包括基准方向用触点电极组，在所述四个基准方向，由以彼此不接触状态接近的一个第一电极以及一个接地电极构成；以及中间方向用触点电极组，在所述中间方向，由以彼此不接触状态接近的两个第二电极以及一个接地电极构成，两个所述第二电极以与位于所述中间方向的两侧的各基准方向的所述第一电极相邻的方式分别被电连接， 所述控制部具有测量单元，在所述导电体将位于所述基准方向的所述第一电极或与其连接的所述第二电极、和与其接近配置的所述接地电极电连接时，对根据该连接的情况而变化的电阻值、电压值或电流值进行测量；矢量生成单元，基于由所述测量单元所测量的测量值或与该测量值连动的数值和具有各测量值或所述数值的所述基准方向，对每个所述基准方向生成矢量； 合成矢量生成单元，对所述矢量进行合成，生成合成矢量； 操作方向确定单元，基于所述合成矢量，至少确定操作方向。
专利摘要本实用新型提供一种结构更简单且检测灵敏度高的多向开关构件以及具有该构件的电子设备。本实用新型的多向开关构件能在多个方向分别进行按压操作，该多个方向包括成为彼此交叉的直线的延伸方向的四个基准方向和位于该四个基准方向内的至少一组相邻的两个方向之间的一个中间方向，具有操作板，能向其背侧进行按压操作；印刷电路基板，配置在操作板背侧，受到操作板上的预定方向的向背侧的按压，检测按压操作，操作板在其背侧的多个方向的各方向具有向印刷电路基板侧突出的一个或多个导电体，印刷电路基板包括基准方向用触点电极组(21a)等，在四个基准方向，由以彼此不接触状态接近的一个第一电极(71)等以及一个接地电极(91)等构成；中间方向用触点电极组(21b)等，在中间方向，由以彼此不接触状态接近的两个第二电极(72、74)等以及一个接地电极(92)等构成，两个第二电极(72、74)等以与位于中间方向的两侧的各基准方向的第一电极(71、75)等相邻的方式分别被电连接。
文档编号G01L1/20GK201936797SQ20102055378
公开日2011年8月17日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年10月5日
发明者安藤均 申请人:信越聚合物株式会社
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