CN100568433C

CN100568433C - 方向检测开关

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Publication number: CN100568433C
Application number: CNB2005800441060A
Authority: CN
Inventors: 鱼谷俊昭; 古贺周治
Original assignee: Sunarrow Co Ltd
Current assignee: Sunarrow Co Ltd
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: ATE498193T1; EP1843373A4; DE602005026334D1; WO2006067911A1; EP1843373B1; KR100986954B1; KR20070094900A; US7852321B2; CN101084563A; JP4448020B2; EP1843373A1; JP2006179250A; US20070257886A1

Abstract

本发明的目的是提供方向检测开关，该方向检测开关能检测360度方向的键操作，同时能得到明确的“卡搭”感，可以一并检测键的操作强度或速度。本发明的方向检测开关，备有配置在中央部的确定键、围绕该确定键的环形键、环形键操作时可移动的可动电极、与该可动电极相向的固定电极、与确定键对应的“卡搭”动作体；确定键的键头及环形键的环形键头，固定在片状橡胶弹性部件上；“卡搭”动作体随着确定键的操作而被按压，将接点开闭，同时产生“卡搭”感；朝360度的任意方向按压操作环形键时，检测可动电极与固定电极之间产生的静电容量的变化，将其转换为电信号后输出，按压上述“卡搭”动作体时总能得到“卡搭”感。

Description

方向检测开关

技术领域

本发明涉及移动电话机等移动终端机、其它电子终端机上的方向检测开关。

背景技术

已往，在移动电话机、PDA等电子终端机上设有多方向键，该多方向键用于进行显示屏上的光标移动、翻页等操作。最通常的构造是，在键的上下左右、即呈同心圆状地相互错开90度位置的4个方向，配置着接点。此种多方向键，当朝任意方向按下键时，配置在该方向的接点接通，该操作方向被电气检测出。

另外，还有一种多方向键，它不只是上述那样的4个方向，而是可以检测包括它们的中间方向在内的共8个方向的操作(专利文献1：日本特开2003-173233号公报)。

专利文献1记载的多方向键，是电子器件的多方向键误操作减少构造。该电子器件的多方向键误操作减少构造，在上述多方向键上备有若干个按下部、若干个接点、和按下识别部。上述按下部以一定的角度间隔配置成同心圆状。上述若干个接点，在上述按下部的下侧的上述电子器件上，配置在上述按下部之间。上述按下识别部，借助相邻2个上述接点的导通，识别位于2个上述接点间的按下部的按下检测。上述多方向键是8方向键。

该已往技术中，对一个按下部配置了3个接点，根据对应的3个接点的导通检测，识别按下部的按下检测，所以，能减少误操作。

但是，已往的4方向或8方向的多方向键中，只能检测4方向或8方向中的朝特定方向的键的操作，不能检测360度中所有方向的键的操作，而且，不能一并地检测键操作的强度或速度。

发明内容

本发明是鉴于上述问题等而作出的，其目的是提供一种新的方向检测开关，该方向检测开关能检测360度的任意方向的键操作，并且在360度的任意方向的键操作中，都有明显的“卡搭”感，能一并检测键的操作强度或速度。

本发明的方向检测开关，备有配置在中央部的确定键、围绕该确定键的环形键、随着环形键的操作而可移动的可动电极、与该可动电极相向地配置着的固定电极、与上述确定键对应配置着的“卡搭”动作体，其特征在于，上述确定键的键头及环形键的环形键头，配设固定在由硅橡胶或热可塑性弹性体构成的片状橡胶弹性部件上；上述“卡搭”动作体，随着确定键的操作而被按压，将与确定键相关联的接点开闭，同时产生“卡搭”感；朝360度的任意方向按压操作环形键时，检测可动电极与固定电极之间产生的静电容量的变化，将其转换为电信号后输出，同时，按压上述“卡搭”动作体时总能得到“卡搭”感；将环形的上述可动电极倾斜地设置成为八字形断面，在固定着该可动电极部位的片状橡胶弹性部件与环形键的键头背面之间，形成空隙部，借助该空隙部，环形键被按压时，该按压部位的可动电极的倾斜角度渐渐变小地变形。

本发明的方向检测开关，其特征在于，在片状橡胶弹性部件的、位于确定键及环形键的各键头及环形键头外周部的部位，设置弯曲成大体波纹状的弯曲部，使得在确定键及环形键被按下时，片状橡胶弹性部件灵活地变形。

本发明的方向检测开关，其特征在于，上述的“卡搭”动作体，在确定键的操作时及环形键的操作时，都被确定键的突起部按压。

本发明的方向检测开关，不仅在按压操作确定键时、而且在按压操作环形键的360度任意位置时，也能把该按压操作部位的正相反位置(180度的位置)、即环形键头的法兰作为支点，该确定键的突起部对“卡搭”动作体动作，总能得到切实的“卡搭”感。

另外，本发明的方向检测开关，在原理上能检测360度任意方向的键操作，并且在360度任意方向的键操作中，总能得到明确的“卡搭”感。另外，把环形可动电极设置成倾斜的八字形断面，借助固定着该可动电极部位的片状橡胶弹性部件与环形键头背面之间形成的空隙部，在环形键头被按压时，该按压部位的可动电极的倾斜角度渐渐变小，这样，可以同时地满足为了得到“卡搭”感而使“卡搭”动作体操作的一定以上的行程、以及为了切实检测静电容量而不能扩大可动电极与固定电极之间的间隔这样两个相反的条件。

另外，本发明的方向检测开关，通过操作确定键，能产生通/断信号，并且，用环形键检测操作方向、操作速度，也能得到与确定键操作时同样的通/断信号。

附图说明

图1是移动电话机等移动终端机的平面图。

图2是表示组装到移动终端机上之前的、本发明方向检测开关的概略立体图。

图3是在本发明方向检测开关的一实施例中，按照(a)、(b)、(c)的顺序，表示操作环形键时的动作状态的放大断面图。

图4是在本发明方向检测开关的一实施例中，表示操作确定键时状态的放大断面图。

图5是表示本发明方向检测开关的另一实施例的放大断面图。

图6是表示可动电极的放大平面图。

图7是表示固定电极的放大平面图。

图8是本发明方向检测开关的概略说明图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明方向检测开关的一实施例。

图1是组装了本发明方向检测开关的、移动电话机等移动终端机的平面图。图2是表示组装到移动终端机之前的、把方向检测开关的多方向键、数字键、各种功能键等成形为一体的键板1的概略立体图。2是方向检测开关的多方向键。3、3...是数字键及功能键。4是显示屏。5是移动终端机。显示屏4由移动终端机5的控制部(图未示)控制，根据从数字键及功能键3、3...、多方向键2的输入，切换画面的显示。例如，使用多方向键2使显示屏4内的光标移动时，如图1所示，即使其移动方向是倾斜方向，光标4a也能从虚线所示位置灵活地移动至实线所示位置。键板1的构造是，用硅橡胶等的橡胶材或热可塑性弹性体等的弹性材料，形成为一体的一块片状键垫6，在该键垫6上配置着多方向键2、数字键及功能键3、3...等多个键头。另外，键垫6不限定是具有橡胶状弹性的柔软材料，为了使键垫具有刚性，使整个键板具有形状稳定性，该键垫6也可以与金属或聚碳酸脂等各种合成树脂构成的加强板成形为一体。另外，键头除了用金属、各种合成树脂单独地成形外，也可以用硅橡胶等具有上述橡胶状弹性的柔软材料，与键垫6一体地成形。

图3(a)、(b)、(c)及图4是放大断面图，表示备有本发明多方向健的方向检测开关一实施例的动作状态。图5表示本发明方向检测开关的另一实施例。即，图5中表示将可动电极和固定电极相互大体平行配置的情形。

多方向键2由配置在中央部的确定键2a、和包围该确定键2a的环形键2b构成。确定键2a在中央部具有键头7，该键头7由硬质树脂等的硬质材形成。在键头7的背面，有朝下方突出的突起部(按压头)8。在键头7背面的除了突起部8的部分，粘接着由硅橡胶等的橡胶材或热可塑性弹性体等的弹性材料构成的薄膜、或形成为适当厚度的片状橡胶弹性部件9。从键头7的下部周缘朝水平方向伸出的法兰10，用相同材料与键头7一体地形成。该法兰10的背面也粘接着片状橡胶弹性部件9。

图6是表示环形可动电极的放大平面图。图7是表示固定电极的放大平面图，该固定电极，是把与上述可动电极的形状对应的环形分割成4个区域的形状。图8是本发明方向检测开关的概略说明图。

11是环形键2b的构成要素、即环形键头，例如用硬质树脂等的硬质材形成为圆环状，配置在围绕确定键2a的周围。从环形键头11的外侧下部周缘朝水平方向伸出的法兰12，与环形键11一体地形成。按压环形键头11的任意部位时，在该按压部位正相反(180度)位置的环形键头11的法兰12端部，与移动终端机5的壳体的开口边缘部13等的卡接部件卡合，成为倾动支点。

在环形键头11的背面，其内侧通过台阶部11b，形成了平坦的凹部11a，确定键2a的键头7的法兰10的一部分，进入凹部11a并成为与其相接状态。法兰10的端面与凹部11a的台阶部11b之间，形成了第1间隙11c，在该第1间隙11c内，收纳了弯折成大体U字形的、形成为大体波纹状的片状橡胶弹性部件9的一部分(弯曲部18)。该弯曲部18，随着确定键2a的按下，其弯曲的部分适当地展开，使得片状的橡胶弹性体9灵活地变形。片状橡胶弹性部件9是用粘接剂等粘接在法兰12的背面，弯曲成U字形地收纳在第1间隙11c内，与环形键头11的平坦背面的一部分相接，然后，渐渐靠近印刷电路基板(后面称为PCB)15地形成倾斜部9a，从而在该倾斜部9a与环形键头11之间形成了空隙部16。在法兰12端面延长线上的第2间隙17内，收纳着与该倾斜部9a连接并弯折成U字形的、形成为波纹状的弯曲部19。该弯曲部19，随着环形键2b被朝任意方向按下，其弯曲的部分适当展开，使得片状橡胶弹性体9灵活地变形。

14是环形可动电极，设在位于环状键头11背面下方的、片状橡胶弹性部件9的倾斜部9a的背面。该可动电极例如是将导电性橡胶材等印刷到片状橡胶弹性部件上而形成的，或者可用蒸镀、溅射等的适当的金属薄膜成膜方法而形成。另外，收纳在上述第1间隙11c及第2间隙17内的弯曲成大体U字形(波纹状)的片状橡胶弹性部件9的弯曲部18、19，如图3(a)、(b)、(c)及图6所示，沿着确定键2a的外周部及环形键2b的外周部，分别形成为同心圆状。

20是金属半球等的可进行“卡搭”动作的“卡搭”动作体，配置在PCB15上的、与突起部8相向的位置。被按压时，使图未示的固定接点导通。该“卡搭”动作体20，如后所述，不仅在确定键2a被按下时变形，而且在环形键2b被按下时也变形，都产生“卡搭”感。21、21...是4个固定电极，配设在PCB15上的、与可动电极14相向的位置，与形成在PCB15的其它部分上的图未示配线图形同样地，例如由铜等形成，本例中，是表示沿周方向90度的等间隔，将环形分割成4份的状况，但并不限定于分割成4份，也可以根据各种用途，分割成8份等。

另外，本实施例中，为了使环形键的操作具有“卡搭”感而使“卡搭”动作体20动作时，为了即使在加大了环形键11的按压行程的情况下也能切实地检测静电容量值的变化量，采用了可以缩小配置在环形键头11背面侧的可动电极14、和与其相向地配置在PCB15上的固定电极21之间的间隔的构造。但是本发明并不限定于此，即使可动电极与固定电极的间隔扩大，只要能检测静电容量值的变化量，也可以如图5所示那样，做成为不使环形电极14倾斜的构造，即，也可以做成为使可动电极14与固定电极21相互平行相向的状态。

另外，本实施例中，对相邻固定电极21、21间的间隔比较狭窄的状况作了说明，但是，根据用途等，该间隔也可适当地扩大。固定电极21各自的表面，用特氟隆(注册商标)、树脂薄膜等的绝缘材覆盖着。22是接近固定电极21、21...的外侧设置的2根线状环形电极。按压环键键头11的任一部位时，可动电极14的倾斜角度渐渐变小地一边变形一边接近2根线状环形电极22，进一步按下环形键头11时，如图3(b)所示，在该操作的初期阶段，可动电极14与2根线状环形电极22接触，将它们导通，产生接通信号，当分开时，该导通状态解除。由它们的导通产生的接通信号，在环形键2b的操作中持续地产生。

下面，参照图3(a)、(b)、(c)、图4及图8，说明本发明方向检测开关(多方向键)2的动作。

对按压环形键2b的例如右侧一个部位时的情形进行说明。图3(a)表示对多方向键2未进行任何操作的初期状态。

当环形键2b被按下时，如图3(b)所示，在初期状态，可动电极14接近固定电极21，其一端与2根线状环形电极22接触。这样，2根线状环形电极22被导通，产生接通信号。该接通信号例如也可以作为C/V转换IC、整个系统的激励信号使用(图8)。这时，作用在环形键2b上的力，从环形键头11的背面传递到键头7的法兰10，确定键2a也与环形键2b同时被倾斜地按下，在该状态，“卡搭”动作体20被确定键2b的突起部8按压，不变形。

当进一步按下环形键头11时，如图3(c)所示，可动电极14的一端与2根线状环形电极22接触，以该部分为作用点，空隙部16被压扁。这样，片状橡胶弹性体9的倾斜部9a的倾斜角度(相对于环形键2b背面的角度)变小，可动电极14的倾斜角度也变小，可动电极14与固定电极21的间隔更加变窄，假设在可动电极14与固定电极21之间产生的静电容量的变化量为ΔC，该静电容量的变化量ΔC被C/V转换IC转换成为电压的变化量ΔV(图8)。另外，上述动作的同时，“卡搭”动作体20被确定键2a的突起部8压扁，其反力传递到环形键头11，得到“卡搭”感。上述动作，对于按压环形键2b的环形键头11周方向任意部位时都是相同的，也都能得到“卡搭”感。另外，“卡搭”动作体20被确定键2a的突起部8压扁时，PCB15上的图未示的电极间导通，产生接通信号，该信号可以被适当地使用。

当解除了对环形键11的按压时，原先因按压而展开了的片状橡胶弹性部件9的弯曲部19以及伸展了的部分，欲回复到原来的形状，在该复原力的作用下，确定键2a及环形键2b回到图3(a)所示的水平状态，同时片状橡胶弹性部件9的倾斜部9a的倾斜角度变缓，被压扁了的空隙部16，也在片状橡胶弹性部件9的倾斜部9a的复原力作用下，回到原来的形状。

这样，把可动电极14配置在与环形键头11的底面之间内部有空隙部16的片状橡胶弹性部件9的倾斜部9上，用环形键按下用于本体、确定键2a的“卡搭”动作体20时，产生了“卡搭”感。即，例如假设使“卡搭”动作体20产生“卡搭”感所需的行程是0.2mm时，可动电极14离开倾动支点的距离，是“卡搭”动作体20的位置的2倍左右，是0.4mm的行程。由于静电容量与各电极间的距离成反比、很小，传感器是根据从静电容量的变化，来检测环形键2b的操作量，利用传感器的这一特性，检测静电容量绝对值大的状态时的变化量，容易提高精度。因此，各电极间的距离，即使是在不进行任何操作的初期状态也要尽可能地接近。本发明中，在片状橡胶弹性部件9上设置倾斜部9a，将可动电极14倾斜地配置在这里，这样，可以确保使“卡搭”动作体20产生“卡搭”感所需的行程，同时，又能满足使各电极间的距离接近这样两个相反的必要条件。

通常，使相向电极的间隔变化，检测静电容量的变化ΔC时，检测到的静电容量值，在各电极间的距离大时减小，各电极间的距离小时增大。另外，从图3(a)所示状态向图3(b)所示状态移行时，也可以检测可动电极14与固定电极21之间的静电容量，在本实施形态的一例中，可动电极14的一端与2根线状环形电极22接触，只处理接通信号被检测出后的静电容量的变化量ΔC。

另外，在操作(按下)了多方向键2的确定键2a后，环形键2b的环形键头11不变位，如图4所示，只是确定键2a的键头7朝正下方移动，PCB15上的“卡搭”动作体20被突起部8压扁，PCB15上的图未示的电极间被导通，产生接通信号。

本发明是在移动电话机等移动终端机、其它电子终端机上使用的方向检测键，随着确定键的操作，不仅产生“卡搭”感，而且在环形键朝任意方向操作时，都能通过检测静电容量的变化，来检测操作方向、操作速度等，同时也得到“卡搭”感，是新颖构造的方向检测开关。

Claims

1.方向检测开关，备有配置在中央部的确定键、围绕该确定键的环形键、随着环形键的操作而可移动的可动电极、与该可动电极相向地配置着的固定电极、与上述确定键对应配置着的“卡搭”动作体，其特征在于，

上述确定键的键头及环形键的环形键头，配设固定在由硅橡胶或热可塑性弹性体构成的片状橡胶弹性部件上；

上述“卡搭”动作体，随着确定键的操作而被按压，将与确定键相关联的接点开闭，同时产生“卡搭”感；

朝360度的任意方向按压操作环形键时，检测可动电极与固定电极之间产生的静电容量的变化，将其转换为电信号后输出，同时，按压上述“卡搭”动作体时总能得到“卡搭”感；

将环形的上述可动电极倾斜地设置成为八字形断面，在固定着该可动电极部位的片状橡胶弹性部件与环形键的键头背面之间，形成空隙部，借助该空隙部，环形键被按压时，该按压部位的可动电极的倾斜角度渐渐变小地变形。

2.权利要求1所述的方向检测开关，其特征在于，上述“卡搭”动作体，在确定键的操作时及环形键的操作时，都被确定键的突起部按压。