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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein multidirektionales Eingabeelement,
das für
den Eingabevorgang in diversen Arten elektronischer Geräte, etwa einem
tragbaren Telefon, einem Informationsanschluss, einer Videospielmaschine
und einer Fernsteuerung verwendet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner elektronische Anlagen, in denen das multidirektionale Eingabeelement
verwendet wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Als
ein herkömmliches
multidirektionales Eingabeelement dieser Art ist ein Mehrwegeingabeelement
unter Verwendung eines Mehrwegebetätigungsschalters, der in der
nichtgeprüften
japanischen Patentoffenlegungsschrift H10-125180 offenbart ist,
bekannt. Der Aufbau und die Funktion des Mehrwegebetätigungsschalters
werden mit Bezug zu den 27 bis 29 beschrieben.
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27 ist
eine Schnittansicht des Mehrwegebetätigungsschalters. 28 ist
eine perspektivische Aufrissansicht davon. Gemäß den Figuren beherbergt ein
behälterartiges
Gehäuse 1 aus
isolierendem Harz einen kuppelartigen bewegbaren Kontakt 2 aus
einer nachgebenden metallischen dünnen Platte in der Mitte des
Gehäuses.
An den Enden der inneren unteren Oberfläche des behälterartigen Gehäuses 1 sind
vier außen
befestigte Kontakte 3 elektrisch leitend angeordnet. Innerhalb
der außen
befestigten Kontakte 3 sind mehrere (in diesem Falle 4)
getrennte auf der Innenseite angebrachte Kontakte 4 (4A bis 4D)
in gleichbleibendem Abstand zu dem Mittelpunkt des kuppelartigen
beweglichen Kontakts 2 angeordnet, so dass diese gleich
beabstandet sind. Über
den außen
befestigten Kontakten 3 ist der äußere Rand des kuppelartigen
bewegbaren Kontakts 2 angebracht. Es sind Ausgangsanschlüsse (nicht
gezeigt), die jeweils mit den fixierten Kontakten in elektrischer Verbindung
sind, nach außen
geführt.
Die Öffnung durch
die obere Fläche
des behälterähnlichen
Gehäuses 1 ist
mit einer Abdeckung 5 bedeckt. Ein Funktionskörper 6 umfasst
einen Schaft 6A und einen Flansch 6B, der integral
an dem unteren Ende des Schafts ausgebildet ist. Der Schaft 6A ragt
aus einem Loch 5A in der Mitte der Abdeckung 5 hervor. Ein
Knopf 8 ist an der Spitze des Schafts angebracht. Der Flansch 6B ist
in eine Innenwand 1A des Gehäuses 1 eingepasst
und so vorgesehen, dass der Flansch 6B sich nicht drehen
kann, aber schwenkbar ist. Vier Druckelemente 7 (7A bis 7D, 7D ist
nicht gezeigt) an der Unterfläche
des Flansches 6B entsprechend zu den vier innenseitig befestigten
Kontakten 4 sind mit der oberen Oberfläche des kuppelartigen beweglichen
Kontakts 2 in Kontakt. Dieser Kontakt presst die obere
Fläche
des Flansches 6B gegen die Rückseite der Abdeckung 5 und
hält den
Funktionskörper 6 vertikal
in neutraler Position.
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Bei
einem Mehrwegeschalter, der in der zuvor gezeigten Weise aufgebaut
ist, neigt sich, wenn die linke obere Fläche des Knopfes 8 nach
unten gedrückt
wird, wie in der Schnittansicht aus 29 durch
den Pfeil gezeigt ist, der Funktionskörper 6 aus der vertikalen
neutralen Position, die in 27 gezeigt
ist, zu der linken Seite um einen Drehpunkt an der rechten oberen
Fläche
des Flansches 6B. Das Druckelement 7A drückt den
kuppelartigen beweglichen Kontakt 2 und dreht diesen in
elastischer Weise teilweise um und bringt den kuppelartigen beweglichen
Kontakt 2 mit dem innenseitig befestigten Kontakt 4A,
der dem Druckelement 7A entspricht, in Kontakt. Dieser
Vorgang schließt
den außen
befestigten Kontakt 3 und den innenseitig befestigten Kontakt 4A kurz
und bringt diese in den Ein-Zustand. Anschließend wird ein elektrisches
Signal mittels der Ausgangsanschlüsse nach außen übermittelt. Wenn die Andruckkraft,
die auf den Knopf 8 ausgeübt wird, unterbrochen wird,
kehrt der Funktionskörper 6 in
seine anfänglichen
vertikale Neutralposition mittels der rücktreibenden Kraft des kuppelartigen
bewegbaren Kontakts 2 zurück. Folglich nehmen der außen befestigte
Kontakt 3 und der innenseitig befestigte Kontakt 4 wieder
den Aus-Zustand ein.
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In
einem Mehrwegeeingabeelement, in dem dieser Mehrwegebetätigungsschalter
verwendet wird, erkennt eine Rechnereinheit, etwa ein Mikrocomputer,
eine Richtung, in der der Funktionskörper 6 geneigt wird,
an dem zuvor erwähnten
elektrischen Signal. Das Signal gibt Auskunft darüber, welcher
der vier innen befestigten Kontakte 4 mit dem außen befestigten
Kontakt 3 in elektrischer Verbindung ist. Anschließend erzeugt
die Rechnereinheit ein Signal, das die Richtung, eine Eingaberichtung,
anzeigt, in der der Funktionskörper 6 geneigt
ist.
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In
dem zuvor beschriebenen herkömmlichen Mehrwegebetätigungsschalter
ist die Anzahl der Richtungen, in der eine Eingabe vorgenommen werden
kann, d.h. die Auflösung
der Eingaberichtungen, durch die Anzahl der innenseitig befestigten
Kontakte 4 bestimmt, mit denen der kuppelartige bewegbare Kontakt 2 teilweise
und in elastischer Weise durch Umstülpen einen Kontakt herstellen
kann. Um eine zuverlässige
Funktion des Mehrwegebetätigungsschalters
mit einer Größe, die
in modernen miniaturisierten elektronischen Geräten verwendbar ist, sicherzustellen,
ist es schwierig, die Anzahl der innenseitig befestigten Kontakte 4 auf
mehr als vier zu vergrößern. Daher
wird eine Anzahl von acht Eingaberichtungen als Grenze betrachtet,
da die Eingaberichtung als dazwischenliegend zwischen zwei benachbarten
innerseitig befestigten Kontakten betrachtet wird, wenn diese beide
im Ein-Zustand sind.
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JP 11-232027 A zeigt
einen multidirektionalen Winkelgeber mit:
einer ringförmigen oberen
Widerstandsschicht auf der Unterseite eines flexiblen isolierten
Substrats, mit einem Anschluss in elektrischer Verbindung mit dem gesamten
inneren Umfang und einem weiteren Anschluss in elektrischer Verbindung
mit dem gesamten äußeren Umfang
des Kreisringes;
einer auf einer ebenen Platte angeordneten
unteren ringförmigen
Leiterschicht, die der oberen Widerstandsschicht mit einem vorbestimmten
isolierenden Abstand gegenüberliegt;
einem
Ansteuerelement, das auf dem flexiblen isolierten Substrat angeordnet
ist, wobei das elastische Ansteuerelement an der Unterseite einen
halbkugelförmigen
Andruckbereich und an der oberen Fläche einen Bedienhebel aufweist,
der drehbar in einem kreisförmigen
Loch der obere Abdeckung gelagert ist, wobei der Hebel mittig auf
dem Ansteuerelement angeordnet ist. Wenn sich das Ansteuerelement neigt,
verwindet der halbkugelförmige
Andruckbereich teilweise das flexible isolierte Substrat nach unten,
wodurch die obere Widerstandsschicht und die untere Leiterschicht
in der Neigungsrichtung teilweise in Kontakt miteinander gebracht
werden;
einer Rückstellfeder
für den
Bedienhebel;
und einer Messeinheit zum Erkennen der Neigungsrichtung
und des Neigungswinkels, indem die Widerstandsschichten als Spannungsteiler
verschaltet werden.
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JP 11-126126 A zeigt
einen kippbaren Richtungsschalter mit kuppelförmiger Bedienfläche, die
in einer runden Gehäuseöffnung gelagert
ist. Auf der Unterseite des Schalters befinden sich Kontaktpunkte
zur Kontaktierung darunter liegender Leitersegmente. Die Mittenposition
des Schalters wird durch eine Feder hergestellt.
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JP 09-245580 A zeigt
einen druckempfindlichen Richtungsgeber mit einem Bedienhebel und
einer auf der tellerförmigen
Unterseite des Ansteuerelements befindlichen ringförmigen Erhebung,
die gegen eine Widerstandsschicht gedrückt wird. Die bei einer Betätigung des
Hebels resultierenden Kippwinkel sind so gering, dass die Rückstellkraft
durch die Verformung der elastischen Widerstandsfolie erzeugt werden
kann.
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JP 6-68741 A zeigt
eine unidirektionale Eingabetaste mit einer druckempfindlichen Widerstandsschicht,
und
JP 10-149737 A einen
ebenfalls unidirektionalen Membranschalter mit einer druckempfindlichen
Schicht.
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Überblick über die Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich an das oben erläuterte konventionelle
Problem. Daher zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein multidirektionales
Eingabeelement bereitzustellen, das eine Größe aufweist, die für die Verwendung
in modernen miniaturisierten elektronischen Geräten geeignet ist, und das eine
große
Anzahl von Eingaberichtungen, d.h. eine hohe Auflösung der
Eingaberichtungen, aufweist; ferner wird ein elektronisches Gerät bereitgestellt,
das das Eingabeelement verwendet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
multidirektionales Eingabeelement gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Besonders
vorteilhafte Ausführungsformen besitzen
die Merkmale der Unteransprüche.
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Das
multidirektionale Eingabeelement der vorliegenden Erfindung weist
eine elektronische Komponente für
die Eingabe auf.
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Die
elektronische Komponente für
die Eingabe umfasst:
eine obere Widerstandsschicht auf der
Unterseite eines flexiblen isolierten Substrats, die als Kreisring ausgebildet
ist mit einer vorbestimmten Breite, und die zwei Anschlüsse aufweist,
wobei ein Anschluss in elektrischer Verbindung mit dem gesamten
inneren Umfang und der andere Anschluss in elektrischer Verbindung
mit dem gesamten äußeren Umfang
des Kreisringes ist;
eine untere Leiterschicht auf einer ebenen
Platte, die kreisringähnlich
angeordnet ist, so dass diese der oberen Widerstandsschicht mit
einem vorbestimmten isolierenden Abstand gegenüberliegt und einen vorbestimmten
Anschluss aufweist; und
ein elastisches Ansteuerelement, das
auf dem flexiblen isolierten Substrat angeordnet ist, wobei das
elastische Ansteuerelement an der Unterseite einen scheibenähnlichen
elastischen Andruckbereich aufweist, der der Rückseite der oberen Widerstandsschicht
mit einem vorbestimmten Spiel bzw. Abstand gegenüberliegt, wobei das Ansteuerelement
an der oberen Fläche
einen sphärischen
Bereich aufweist, der drehbar in ein kreisförmiges Loch durch die obere Abdeckung
eingreift, und wobei ein Ansteuerknopfbereich in der Mitte des sphärischen
Bereichs vorgesehen ist. Wenn sich das elastische Ansteuerelement neigt,
verwindet der elastische Andruckbereich teilweise das flexible isolierte
Substrat nach unten, wodurch die obere Widerstandsschicht und die
untere Leiterschicht in der Neigungsrichtung teilweise in Kontakt
miteinander gebracht werden.
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In
diesem Zustand werden eine Neigungsrichtung und ein Neigungswinkel
des elastischen Ansteuerelements entsprechend der Information aus den
Anschlüssen
der oberen Widerstandsschicht und der unteren Leiterschicht mit
hoher Auflösung
erkannt. Das multidirektionale Eingabeelement der vorliegenden Erfindung
kann die Auflösung
der Neigungsrichtungen, in die das elastische Ansteuerelement geneigt
wird, d.h. die Eingaberichtungen, verbessern. Ferner kann es Eingaberichtungen
entsprechend den Winkeln, unter denen das elastische Antriebselement
geneigt wird, vermehrt unterteilen. Daher hat das multidirektionale
Eingabeelement der vorliegenden Erfindung eine äußerst hohe Auflösung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines multidirektionalen
Eingabeelements gemäß einer
ersten beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Aufrissansicht des multidirektionalen Eingabeelements.
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3 ist
eine schematische Ansicht, die einen Aufbau des multidirektionalen
Eingabeelements zeigt.
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4 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, das die Funktion beschreibt, wenn ein elastisches Ansteuerelement
geneigt wird.
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5 ist
eine schematische Ansicht des multidirektionalen Eingabeelements,
wobei ein Verfahren zum Erkennen einer Richtung, in der das elastische
Ansteuerelement geneigt wird, gezeigt ist.
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6 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, das eine Funktion davon zeigt, wenn das elastische Ansteuerelement
noch weiter geneigt wird.
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7 ist
eine schematische Ansicht eines weiteren Aufbaus des multidirektionalen
Eingabeelements.
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8 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, der eine leitende Platte zwischen einer oberen
Widerstandsschicht und einer unteren Widerstandsschicht aufweist.
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9 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, wobei die Funktion gezeigt ist, wenn das elastische Ansteuerelement
in 8 geneigt wird.
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10 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, wobei ein elastisches Ansteuerelement einen daran angebrachten
Betätigungsknopf
aufweist.
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11 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, wobei eine Funktion dargestellt ist, wenn das elastische
Ansteuerelement aus 10 geneigt wird.
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12 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, wobei die Funktion dargestellt ist, wenn das elastische
Ansteuerelement aus 11 weiter geneigt wird.
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13 ist
eine perspektivische Aufrissansicht eines weiteren Aufbaus des multidirektionalen Eingabeelements.
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14 ist
eine perspektivische Aufrissansicht eines multidirektionalen Eingabeelements
gemäß einer
zweiten beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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15 ist
eine schematische Ansicht des multidirektionalen Eingabeelements,
wobei ein Verfahren zum Erkennen einer Richtung dargestellt ist, in
der ein elastisches Ansteuerelement geneigt wird.
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16 ist
eine perspektivische Aufrissansicht eines multidirektionalen Eingabeelements
gemäß einer
dritten beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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17 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines multidirektionalen
Eingabeelements gemäß einer
vierten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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18 ist
eine perspektivische Aufrissansicht des multidirektionalen Eingabeelements.
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19 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, wobei die Funktion dargestellt ist, wenn ein elastisches
Ansteuerelement geneigt wird.
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20 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, wobei eine Funktion dargestellt ist, wenn das elastische
Ansteuerelement nach unten gedrückt
gehalten wird.
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21 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines multidirektionalen
Eingabeelements gemäß einer
fünften
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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22 ist
eine perspektivische Aufrissansicht des multidirektionalen Eingabeelements.
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23 ist
eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines multidirektionalen
Eingabeelements zeigt.
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24 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, wobei die Funktion gezeigt ist, wenn ein elastisches Ansteuerelement
geneigt ist.
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25 ist
eine schematische Ansicht des multidirektionalen Eingabeelements,
wobei ein Verfahren gezeigt ist, um eine Richtung, in der das elastische
Ansteuerelement geneigt ist, zu erkennen.
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26 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des multidirektionalen
Eingabeelements, wobei die Funktion gezeigt ist, wenn das elastische Ansteuerelement
noch weiter geneigt wird.
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27 ist
eine Schnittansicht eines konventionellen Mehrwegebetätigungsschalters
zur Verwendung in einem Mehrwegeeingabeelement.
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28 ist
eine perspektivische Aufrissansicht des Mehrwegebetätigungsschalters.
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29 ist
eine Schnittansicht des Mehrwegebetätigungsschalters, wenn dessen
Funktionskörper
geneigt wird.
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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(Erste beispielhafte Ausführungsform)
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1 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines elektronischen
Gerätes,
wobei ein multidirektionales Eingabeelement gemäß einer ersten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet ist. 2 ist eine
perspektivische Aufrissansicht des Teils des multidirektionalen Eingabeelements. 3 ist
eine schematische Ansicht, in der ein Aufbau des multidirektionalen
Eingabeelements gezeigt ist.
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Gemäß den Zeichnungen
ist die obere Fläche
eines oberen Gehäuses 11 eine
Funktionsfläche. Ein
sphärischer
Bereich 13F eines elastischen Ansteuerelements 13 ist
in ein kreisförmiges
Loch 11A in der Mitte des oberen Gehäuses eingepasst. Ein Ansteuerknopfbereich 19 des
elastischen Ansteuerelements 13 steht aus dem kreisförmigen Loch 11A hervor.
Ein flexibles isoliertes Substrat 15 ist über einer
ebenen Verdrahtungsplatine 12 so angeordnet, um einen vorbestimmten
Isolierabstand aufzuweisen und ein Abstandselement 14A dazwischen
einzuschließen.
Wie in 2 gezeigt ist, ist eine kreisringförmige obere
Widerstandsschicht 16 mit einer vorbestimmten Breite auf
der Unterseite des flexiblen isoliertes Substrats 15 aufgedruckt.
Eine obere Widerstandsschicht 16 weist einen gleichförmigen spezifischen
Widerstand auf. Ein Anschluss 16A und ein Anschluss 16B der
oberen Widerstandsschicht sind mit dem gesamten inneren Umfang und
dem gesamten äußeren Umfang
der oberen Widerstandsschicht 16 entsprechend in elektrischer
Verbindung. An einer zu der oberen Widerstandsschicht 16 gegenüberliegenden
Stelle auf der Verdrahtungsplatine 12 ist eine kreisringförmige untere
Widerstandsschicht 17 aufgedruckt mit einem Durchmesser
und einer Breite, die im Wesentlichen identisch zu jenen der oberen Widerstandsschicht 16 sind.
Die untere Widerstandsschicht 17 besitzt einen gleichförmigen spezifischen Widerstand,
der kleiner als jener der oberen Widerstandsschicht 16 ist.
Drei Anschlüsse 17A, 17B und 17C der
unteren Widerstandsschicht 17 sind so angeordnet, um die
untere Widerstandsschicht 17 im Wesentlichen in drei gleiche
Teile unterteilen.
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Wie
in 3 gezeigt ist, sind die zwei Anschlüsse 16A und 16B der
oberen Widerstandsschicht 16 und die Anschlüsse 17A, 17B und 17C der unteren
Widerstandsschicht 17 mit einer Rechnereinheit 18,
beispielsweise einem Mikrocomputer (der im Weiteren als Mikrocomputer 18 bezeichnet
wird), der in dieses elektronische Gerät integriert ist, mittels entsprechender
Verdrahtungsteile verbunden. Das elastische Ansteuerelement 13 ist
auf dem flexiblen isolierten Substrat 15 angebracht. In
dem elastischen Ansteuerelement ist ein scheibenförmiger elastischer Druckbereich 13B,
der von dem elastischen dünnen Zylinderbereich 13A und
der mittleren Ausstülpung 13E gehalten
wird, gegenüberliegend
zur Rückseite der
oberen Widerstandsschicht 16 mit einem vorbestimmten Abstand
bzw. Spiel angeordnet. Der elastische Druckbereich 13B ist
scheibenförmig,
mit einem äußeren peripheren
Rand, der eine rechtwinklige Stufe 13C bildet. Der Außendurchmesser
des Druckbereichs 13B ist größer als der an der Mitte der
Breite der oberen Widerstandsschicht 16 gemessene Durchmesser
und kleiner als deren Außendurchmesser.
Das elastische Ansteuerelement besitzt eine kreisförmige Stufe 13D,
die aus der Oberfläche
des elastischen Druckbereichs 13B an einer Stelle nach unten
herausragt, die geringfügig
innerhalb des inneren Durchmessers der oberen Widerstandsschicht 16 liegt.
In der Mitte des elastischen Ansteuerelements ist die mittlere Erhebung 13E,
die noch weiter nach unten hervorragt, vorgesehen. Somit bildet
die untere Fläche
des elastischen Ansteuerelements 13 eine konzentrische
Scheibe aus drei Stufen. Andererseits bildet der obere Teil des
elastischen Ansteuerelements 13 einen sphärischen
Bereich 13F, der die gesamten Teile der oberen Fläche des
elastischen Druckbereichs 13B bedeckt. Der sphärische Bereich
ist mit einem kreisförmigen
Loch 11A durch das obere Gehäuse 11, das als eine
obere Abdeckung dient, im Eingriff. In der Mitte des sphärischen Bereichs
ist ein säulenartiger
ansteuernder Knopfbereich 19 vorgesehen. Das Abstandselement 14B eines
steifen Körpers
ist innerhalb der oberen Widerstandsschicht 16 auf dem
flexiblen isolierten Substrat 15 und innerhalb der unteren
Widerstandsschicht 17 auf der Verdrahtungsplatine 12 vorgesehen.
Dieser Teil eines multidirektionalen Eingabeelements dieser Erfindung
in einem elektronischen Gerät,
in dem das multidirektionale Eingabeelement verwendet wird, ist in
der obigen Weise aufgebaut.
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Im
Folgenden werden Funktionsweisen des multidirektionalen Eingabeelements,
das in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, beschrieben, wenn
ein Eingabevorgang vorgenommen wird.
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Die
Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 19 des elastischen
Ansteuerelements 13 wird im normalen, in 1 gezeigten
Zustand, in schräger
Weise nach unten gerichtet niedergedrückt, wie dies durch den Pfeil
in 4 gezeigt ist, die eine Querschnittsansicht eines
wesentlichen Teils darstellt und eine Betriebszustand zeigt. Anschließend dreht
sich der sphärische
Bereich 13F des elastischen Ansteuerelements 13 entlang
des Randes des kreisförmigen
Loches 11A durch das obere Gehäuse 11 um einen Drehpunkt
an der mittleren Erhebung 13E, und das elastische Ansteuerelement 13 neigt
sich in einer gewünschten
Richtung und mit einem gewünschten Winkel,
während
der elastische dünne
Zylinderbereich 13A sich elastisch deformiert. Als Folge
davon bewegt sich der elastische Druckbereich 13B in der Neigungsrichtung
nach unten und die rechtwinklige Stufe 13C geht entlang
des äußeren peripheren
Randes nach unten und deformiert teilweise nach unten das flexible
isolierte Substrat 15. Dieser Vorgang bringt einen Teil
der oberen Widerstandsschicht 16 auf der unteren Seite
des isolierten Substrats, d.h. einen Kontaktpunkt 20, mit
einem Teil der Widerstandsschicht 17 in Kontakt. In diesem
Zustand macht der äußere Rand
der ringförmigen
Stufe 13D ebenfalls einen Kontakt mit dem flexiblen isolierten
Substrat 15 auf dem Abstandselement 14B. Die Andruckskraft, die
dem ansteuernden Knopfbereich 19 zugeführt wird, um das elastische
Ansteuerelement 13 zu neigen, wird in dieser Position maximal. 5 zeigt
eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Verfahrens zur Erkennung
dieses Zustands. Gemäß dieser Zeichnung
wird zunächst
der Anschluss 17A der unteren Widerstandsschicht 17 geerdet
(0 V), eine DC-Spannung (z.B. 5 V) an den Anschluss 17B angelegt
und der Anschluss 17D als eine erste Erkennungsbedingung
von dem Mikrocomputer 18 geöffnet. In diesem Zustand wird
eine Ausgangsspannung an dem Anschluss 16A (oder 16B)
der oberen Widerstandsschicht 16 von dem Mikrocomputer 18 eingelesen
und mit zuvor gespeicherten Daten verglichen. Diese Vorgänge führen zu
ersten Daten: die Position des Kontaktpunkts 20 entspricht
einem zwischen den Anschlüssen 17A und 17B und
entgegengesetzt zu dem Anschluss 17C angeordneten Punkt 21A,
oder einem Punkt 21B an der Seite des Anschlusses 17C. Als
nächstes
wird der Anschluss 17B geerdet (0 V), eine vorbestimmte
Gleichspannung (z.B. 5 V) an den Anschluss 17C angelegt
und der Anschluss 17A als eine zweite Erkennungsbedingung
geöffnet.
In diesem Zustand wird eine Ausgangsspannung am Anschluss 16A (oder
166) durch den Mikrocomputer 18 ausgelesen und mit vorgespeicherten
Daten verglichen. Dies führt
zu zweiten Daten: die Position des Kontaktpunkts 20 entspricht
dem zwischen den Anschlüssen 17B und 17C und
gegenüberliegend
zu dem Anschluss 17A angeordneten Punkt 21C, oder den 21A an
der Seite des Anschlusses 17A. Anschließend vergleicht der Mikrocomputer 18 die
ersten Daten mit den zweiten Daten, erkennt den Punkt 21A,
der in beiden Daten gemeinsam ist, als die Neigungsrichtung und
erzeugt ein Signal, das die Neigungsrichtung anzeigt.
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Als
nächstes
wird in einem Zustand, wie er in den 4 und 5 gezeigt
ist, eine Spannung an den Anschlüssen 16A und 16B der
inneren und äußeren Umfänge der
oberen Widerstandsschicht 16 als Erkennungsbedingung von
dem Mikrocomputer 18 angelegt, die sich von der oben beschriebenen unterscheidet.
Wenn der Anschluss 16B des äußeren Umfangs geerdet (0 V)
ist, wird eine Gleichspannung an den Anschluss 16A des
inneren Umfangs angelegt, eine Ausgangsspannung an einem der Anschlüsse der
unteren Widerstandsschicht 17 (z.B. dem Anschluss 17B,
der am nächsten
an dem Kontaktpunkt 20 ist) von dem Mikrocomputer 18 ausgelesen
und mit vorgespeicherten Daten verglichen. Diese Vorgänge führen zu
Daten, die einen Druck anzeigen, mit dem der elastische Druckbereich 13B das flexible
isolierte Substrat 15 niederdrückt, d.h. einen Winkel, unter
dem das elastische Ansteuerelement 13 geneigt ist. Das
Niederdrücken
der Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 19 in dem in 4 gezeigten
Zustand in noch stärkerer
Weise, neigt das elastische Ansteuerelement 13 noch starker,
verformt dessen untere Seite elastisch, wodurch der Bereich vergrößert wird,
indem der elastische Druckbereich 13B das flexible isolierte
Substrat 15 niederdrückt.
Dieser Zustand ist in 6 gezeigt, die eine Schnittansicht
eines wesentlichen Teils des Eingabeelements ist. Wie in der Zeichnung
gezeigt ist, nimmt die Fläche,
in der der elastische Druckbereich 13B des elastischen
Ansteuerelements 13 das flexible isolierte Substrat 15 niederdrückt, in
der Richtung von der rechtwinkligen Stufe 13C entlang dem äußeren peripheren
Rand des elastischen Druckbereichs 13B zu der Mitte hin
zu. Folglich breitet sich der Bereich, in dem die obere Widerstandsschicht 16 mit der
unteren Widerstandsschicht 17 in Kontakt ist, in der Richtung
von dem Kontaktpunkt 20, an dem die beiden Schichten zuerst
in Kontakt gebracht werden, zu der Mitte hin aus.
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In
diesem Zustand wird von dem Mikrocomputer 18 eine Spannung
an die Anschlüsse 16A und 16B der äußeren und
inneren Umfänge
der oberen Widerstandsschicht 16 in einer ähnlichen
Weise wie oben beschrieben angelegt. Wenn der Anschluss 16B des äußeren Umfangs
geerdet wird (0 V) und eine Gleichspannung an den Anschluss 16A des
inneren Umfangs angelegt wird, wird von dem Mikrocomputer 18 eine
Ausgangsspannung an einem der Anschlüsse der unteren Widerstandsschicht 17 (17B)
ausgelesen und mit vorgespeicherten Daten verglichen. Diese Vorgänge führen zu
Daten, die einen Druck anzeigen, mit dem der elastische Druckbereich 13B das
flexible isolierte Substrat 15 stark nach unten drückt, d.h.
einen Winkel, unter dem das elastische An steuerelement 13 stark
geneigt ist. Die Fläche
des Kontaktbereichs einschließlich
des Kontaktpunkts 20 ist größer als in dem oben erwähnten Falle.
Anders ausgedrückt,
der Bereich, in dem die obere Widerstandsschicht 16 mit
einem größeren spezifischen
Widerstand einen Kontakt mit der unteren Widerstandsschicht 17 mit
einem kleineren spezifischen Widerstand macht, ist vergrößert. Somit
ist die Ausgangsspannung an einem der Anschlüsse (17B) entsprechend
diesem vergrößerten Gebiet
erhöht.
Der erhaltene Datenwert entspricht einem Winkel, unter dem das elastische
Ansteuerelement 13 stark geneigt ist.
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Wenn
die Spitze dieses ansteuernden Knopfbereichs 19 stark gedrückt wird,
um das elastische Ansteuerelement 13 stark zu neigen, ist
der sphärische
Bereich 13F an der oberen Seite mit dem kreisförmigen Loch 11A durch
das obere Gehäuse 11 im
Eingriff. Dieser Aufbau verhindert, dass das elastische Ansteuerelement 13 seitlich
abgelenkt wird. Der Bereich, in dem die obere Widerstandsschicht 16 mit
der unteren Widerstandsschicht 17 in Kontakt ist, breitet
sich ebenso in einer bogenförmigen
Richtung aus. Da jedoch die obere Widerstandsschicht 16 einen
größeren spezifischen
Widerstand als die untere Widerstandsschicht 17 aufweist,
ergibt sich lediglich ein geringer Einfluss des Kontaktgebiets,
der sich in der bogenförmigen
Richtung ausbreitet, auf die Ausgangsspannung an einem der Anschlüsse (z.B. 17B) der
unteren Widerstandsschicht 17, wenn der Kontaktpunkt 20 im
Wesentlichen in der Mitte des sich ausbreitenden Bogens ist.
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Ferner
ist in der oben beschriebenen Methode zum Erkennen eines Neigungswinkels
des elastischen Ansteuerelements 13 der Anschluss 16b des äußeren Umfangs
der oberen Widerstandsschicht 16 geerdet (0 V) und eine
Gleichspannung ist an den Anschluss 16A des inneren Umfangs
angelegt. Dies geschieht darum, weil ein größerer Neigungswinkel des elastischen
Ansteuerelements 13 den Bereich, in dem die obere Widerstandsschicht 16 mit
der unteren Widerstandsschicht 17 in Kontakt ist, in der
Richtung von der äußeren Umfangsseite
zu der inneren Umfangsseite der oberen Widerstandsschicht 16 vergrößert. Somit
kann das Anlegen einer Gleichspannung in der oben beschriebenen
Weise die Ausgangsspannung verringern, wenn der Neigungswinkel klein ist
und der Kontakt zwischen beiden Schichten unstabil ist. Folglich
werden unstabile Bereiche vermieden und große Ausgangsspannungen kann
an stabilen Punkten gemessen und berechnet werden, um einen Neigungswinkel
des elastischen Ansteuerelements 13 zu erkennen.
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Da
ferner diese Datensammlung und -verarbeitung ausgeführt wird,
wenn die Ausgangsspannung eine vorbestimmte Spannung erreicht, und
eine Wiederholung mit hoher Geschwindigkeit stattfindet, kann eine
genaue Erkennung durchgeführt
werden. Nach den Eingabeaktionen, die in der zuvor beschriebenen
Weise ausgeführt
werden, wird die Andruckkraft, die auf die Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 19 ausgeübt wird,
unterbrochen. Anschließend
wird der elastische dünne
Zylinderbereich 13A in seine ursprüngliche Form mittels einer
eigenen elastischen rücktreibenden
Kraft zurückversetzt und
somit wird das elastische Ansteuerelement 13 in seinen
ursprünglichen
Zustand, wie er in 1 gezeigt ist, zurückversetzt.
Das flexible isolierte Substrat 15 kehrt in ihren ursprünglichen
ebenen Zustand zurück
und somit liegen sich die obere Widerstandsschicht 16 und
die untere Widerstandsschicht 17 wieder gegenüber.
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In
der oberen Beschreibung besitzt die untere Widerstandsschicht 17,
die auf die Verdrahtungsplatine 12 aufgedruckt ist, drei
Anschlüsse 17A, 17B und 17C,
die unter einem im Wesentlichen gleichen Winkel beabstandet sind.
Anschließend
wird ein Eingabevorgang für
den Fall beschrieben, wenn eine untere Widerstandsschicht 22 vier
Anschlüsse 22A, 22B, 22C und 22D aufweist,
die im Wesentlichen unter gleichem Winkel beabstandet sind, wie
dies schematisch in 7 gezeigt ist. Die Spitze des
ansteuernden Knopfbereichs 19 des elastischen Ansteuerelements 13 wird
in einer schräg
nach unten gerichteten Weise gedrückt, um einen Teil der oberen
Widerstandsschicht 16, d.h. den Kontaktpunkt 23,
mit einem Teil der unteren Widerstandsschicht 22 in Kontakt
zu bringen. Dieser Vorgang ist identisch zu dem zuvor beschriebenen
Fall.
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Gemäß 7 werden
die Anschlüsse 22A und 22C der
unteren Widerstandsschicht 22 durch einen Mikrocomputer 24 geöffnet, der
Anschluss 22B geerdet (0 V) und eine Gleichspannung an
den Anschluss 22D als eine erste Erkennungsbedingung angelegt.
In diesem Zustand wird eine Ausgangsspannung am Anschluss 16A (oder 16B)
der oberen Widerstandsschicht durch den Mikrocomputer 24 ausgelesen
und berechnet. Diese Vorgänge
liefern die X-Koordinate des Kontaktpunkts 22 als erste
Daten.
-
Anschließend werden
die Anschlüsse 22B und 22D geöffnet, der
Anschluss 22C geerdet und eine Gleichspannung an den Anschluss 22A als
eine zweite Erkennungsbedingung angelegt. In diesem Zustand wird
eine Ausgangsspannung am Anschluss 16A (oder 16B)
der oberen Widerstandsschicht 16 ausgelesen und berechnet.
Diese Vorgänge
führen zu
der Y-Koordinate des Kontaktpunkts 23 als zweite Daten.
Anschließend
erkennt der Mikrocomputer 24 die X- und Y-Koordinaten,
die aus der Kombination der ersten und zweiten Daten erhalten werden,
als die Neigungsrichtung und erzeugt ein entsprechendes Signal.
Mit einem multidirektionalen Eingabeelement mit derartigem Aufbau
ermöglicht
eine relativ einfache Verarbeitung das Erkennen mit hoher Auflösung und
die Eingabe für
eine große
Anzahl von Richtungen.
-
Wie
zuvor erwähnt
ist, erkennt das multidirektionale Eingabeelement dieser Ausführungsform die
Neigungsrichtungen und Winkel des elastischen Ansteuerelements 13,
indem Ausgangsspannungen an entsprechenden Anschlüssen verwendet
werden. Die Ausgangsspannungen sind eine Vielzahl von Daten, die
unter mehreren Erkennungsbedingungen erhalten worden sind, wenn
das elastische Ansteuerelement 13 der elektronischen Komponente
für die multidirektionale
Eingabe sich neigt. Daher werden zu Richtungen, in denen Eingabeaktionen
gemäß Neigungswinkeln
ausgeführt
werden, zu Neigungsrichtungen hinzugefügt, in denen eine große Anzahl von
Eingabeaktionen mit hoher Auflösung
ausführbar sind.
Als Folge davon können
Eingabeaktionen insgesamt für
eine äußerst hohe
Anzahl an Richtungen durchgeführt
werden. Anders ausgedrückt,
ein multidirektionales Eingabeelement mit äußerst hoher Auflösung für Eingaberichtungen
und ein elektronisches Gerät
unter Verwendung dieses Elements kann verwirklicht werden.
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In
der vorhergehenden Beschreibung ist die obere Widerstandsschicht 16 auf
der unteren Seite des flexiblen isolierten Substrats 15 gegenüberliegend
zu der unteren Widerstandsschicht 17 auf der Verdrahtungsplatine 12 angeordnet,
derart, dass das Abstandselement 14A miteingeschlossen
wird und im normalen Zustand ein vorbestimmter Abstand dazwischen
eingehalten wird. Das multidirektionale Eingabeelement kann so aufgebaut
sein, dass eine leitende Platte 25 dazwischen angeordnet
ist, wie dies in einer Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines multidirektionalen
Eingabeelements aus 8 gezeigt ist. Diese leitende
Platte 25 ist eben und aus einem druckempfindlichen elektrischen
Leiter hergestellt. In diesem druckempfindlichen elektrischen Leiter führt ein
Niederdrücken
der Dickenrichtung zu einer elektrischen Änderung zwischen den oberen
und unteren Schichten in der gedrückten Position. Die leitende
Platte ist zwischen der oberen Widerstandsschicht 16 und
der unteren Widerstandsschicht 17 einschließlich der
Ränder
eingeschlossen. Der Aufbau der anderen Teile, beispielsweise des
Abstandselements 14B eines steifen Körpers, der in der oberen Widerstandsschicht 16 und
der unteren Widerstandsschicht 17 dieses multidirektionalen
Eingabeelements angeordnet ist, ist identisch zu dem oben erwähnten Falle.
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Wie
durch den Pfeil in 9 gezeigt ist, die eine Schnittansicht
eines wesentlichen Teils des multidirektionalen Eingabeelements
ist, wird die Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 19 des
elastischen Ansteuerelements 13 in einer schräg nach unten
weisenden Richtung niedergedrückt.
Danach neigt sich das elastische Ansteuerelement 13 und
die Neigungsrichtung und der Neigungswinkel des elastischen Ansteuerelements 13 können aus
den Ausgangsspannungen an entsprechenden Anschlüssen der oberen Widerstandsschicht 16 und
der unteren Widerstandsschicht 17, die unter einer Vielzahl
von Detektionsbedingungen gewonnen werden, erkannt werden. Diese
Betriebs- und Erkennungsweise ist die gleiche als in dem oben beschriebenen
Fall. Ein derartiger Aufbau unter Verwendung der leitenden Platte 25 stellt
einen vorbestimmten Isolierspalt zwischen der oberen Widerstandsschicht 16 und
der unteren Widerstandsschicht 17 sicher und ermöglicht eine
elektrische Verbindung zwischen der oberen und der unteren Schicht
in einem gedrückten
Zustand, unabhängig
von der an der Rückseite
der oberen Widerstandsschicht 16 gedrückten Stelle. Daher können der
Durchmesser und die Breite der oberen Widerstandsschicht 16 und
der unteren Widerstandsschicht 17, die die leitende Platte
einschließen,
und der elastische Druckbereich 13B des elastischen Ansteuerelements 13 verringert
werden, und das multidirektionale Eingabeelement kann entsprechend
verkleinert werden.
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In
der vorhergehenden Beschreibung ist das elastische Ansteuerelement 13 in
integraler Weise mit dem ansteuernden Knopfbereich 19 ausgebildet. Diese
Elemente können
jedoch separat hergestellt werden und der Betätigungsknopf 27 kann
an der Oberseite des elastischen Ansteuerelements 26 angebracht
sein. 10 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen
Teils eines multidirektionalen Eingabeelements mit einem derartigen
Aufbau. Das elastische Ansteuerelement 26 hat an dessen
unterer Fläche
einen scheibenförmigen
elastischen Druckbereich 26B, der durch einen elastischen
dünnen
peri pheren Teil 26A entlang des äußeren Randes des elastischen
Ansteuerelements und der mittleren Erhebung 26E gehalten
wird, so dass dieser gegenüberliegend
zu dem flexiblen isolierten Substrat 15 an der Rückseite
der oberen Widerstandsschicht 16 mit einem vorbestimmten
Abstand angeordnet ist. Dieser Aufbau ist der gleiche wie in dem
oben beschriebenen Fall. Jedoch besitzt das elastische Ansteuerelement
ferner einen Stegbereich 26D in der Mitte der ebenen Oberfläche 26C.
Der Betätigungsknopf 27 ist an
dem Stegbereich 26D angebracht und wird von diesem gehalten.
Der Betätigungsknopf 26 ist
aus steifem Material hergestellt. Ein Mittelloch 27A ist über dem
Stegbereich 26D des elastischen Ansteuerelements 26 angeordnet,
wie dies zuvor beschrieben ist. Die untere Fläche der Umgebung des Mittelloches
bildet einen scheibenförmigen
Bereich mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen identisch zu dem
des elastischen Druckbereichs 26B des elastischen Ansteuerelements 26 ist.
Der zentrale ebene Bereich 27B des Betätigungsknopfs ist mit der ebenen
oberen Fläche 26C des
elastischen Ansteuerelements 26 in Kontakt. Die untere
Fläche
des Ansteuerknopfes erstreckt sich allerdings graduell von dem angewinkelten
Bereich 27C, der in einer Position mit einem vorbestimmten
Durchmesser angeordnet ist, zu dem äußeren peripheren Rand des Betätigungsknopfs.
Der sphärische
Bereich 27D in dem oberen Teil des Betätigungsknopfs 27 ist
mit dem Rand des Durchgangslochs 11A durch das Gehäuse 11 in
Kontakt. In der Mitte und an der Oberseite des Betätigungsknopfes
ist ein säulenförmiger ansteuernder Knopfbereich 28 vorgesehen.
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Es
werden nun Funktionsweisen des multidirektionalen Eingabeelements
beschrieben, das in der obigen Weise aufgebaut ist, wenn ein Eingabevorgang
durchgeführt
wird. Wie durch den Pfeil in einer Schnittansicht eines wesentlichen
Teiles des multidirektionalen Eingabeelements aus 11 gezeigt
ist, wird die Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 28 des
Betätigungsknopfs 27 in
einer schräg
nach unten gerichteten Weise niedergedrückt. Anschließend neigt
sich der sphärische
Bereich 27D durch Drehung entlang des Randes des kreisförmigen Lochs 11A durch
das obere Gehäuse 11.
Der Betätigungsknopf 27 neigt
das elastische Ansteuerelement 26 in einer gewünschten
Richtung unter einem gewünschten Winkel
um einen Drehpunkt an der mittleren Erhebung 26E, während dabei
der elastische dünne
Zylinderbereich 26A des elastischen Ansteuerelements 26 mittels
des Stegbereichs 26D elastisch deformiert wird. Als Folge
davon drückt
die rechtwinklige Stufe 26F entlang dem äußeren peripheren
Rand der unteren Fläche
des elastischen Druckbereichs 26B in der Neigungsrichtung
und verformt teilwei se und nach unten gerichtet das flexible isolierte
Substrat 15. Ein Teil der oberen Widerstandsschicht 16 an
der unteren Fläche
des Substrats, d.h. der Kontaktpunkt 20, wird mit der unteren
Widerstandsschicht 17 in Kontakt gebracht. Die Neigungsrichtung
und der Neigungswinkel des Betätigungsknopfs 27 können entsprechend der
Ausgangsspannung jedes der Anschlüsse der oberen Widerstandsschicht 16 und
der unteren Widerstandsschicht 17, die unter einer Vielzahl
von Bedingungen gewonnen werden, erkannt werden. Diese Funktionsweisen
und Verfahren des Erkennens sind die gleichen, die zuvor beschrieben
sind.
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Der
angewinkelte Bereiche 27C an der unteren Seite des Betätigungsknopfs 27,
der in einer Stelle mit einem vorbestimmten Durchmesser angeordnet
ist, schiebt die ebene obere Fläche 26C des
elastischen Ansteuerelements 26 nach unten und drückt die
rechtwinklige Stufe 26F entlang des äußeren peripheren Randes des
elastischen Druckbereichs 26B auf das flexible isolierte
Substrat 15, wenn sich dieses elastische Ansteuerelement
neigt. Der Teil außerhalb
des angewinkelten Bereichs schwebt und drückt nicht auf die ebene obere
Fläche 26C des elastischen
Ansteuerelements 26.
-
Ein
weiteres starkes Drücken
der Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 28 in der in 11 gezeigten
Lage neigt den Betätigungsknopf 27 und
das elastische Ansteuerelement 26 noch stärker, wodurch
die ebene obere Fläche 26C und
die untere Fläche
des elastischen Ansteuerelements 26 elastisch verformt
werden. Somit wird unter dem angewinkelten Bereich 27C,
der in einer Position mit einem vorbestimmten Durchmesser auf der
unteren Fläche
des Betätigungsknopfs 27 angeordnet
ist, der elastische Druckbereich 26B in der Richtung von dem äußeren peripheren
Bereich zu der Mitte des elastischen Druckbereichs 26B gedrückt. Der
Bereich, in dem der elastische Druckbereich 26B das flexible
isolierte Substrat 15 niederdrückt, wird größer. Dieser
Zustand ist in 12 dargestellt, die eine Schnittansicht
eines wesentlichen Teils des Eingabeelements ist.
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Wie
in der Zeichnung dargestellt ist, wird der Bereich, in dem der elastische
Druckbereich 26B des elastischen Ansteuerelements 26 das
flexible isolierte Substrat 15 niederdrückt, in der Richtung von dem äußeren peripheren
Rand zu der Mitte des elastischen Druckbereichs 26B größer. Der
Bereich, in dem die obere Widerstandsschicht 16 mit der
unteren Widerstandsschicht 17 in Kontakt ist, weitet sich
in der Richtung von dem ersten Kontaktpunkt 20 zu der Mitte
hin aus. Diese Vorgänge
sind die gleichen, die zuvor be schrieben sind. Ein Aufbau unter
Verwendung eines derartigen Betätigungsknopfes 27,
der aus einem steifen Material hergestellt ist, kann zuverlässig den
Bereich vergrößern, in
dem das elastische Ansteuerelement 26 das flexible isolierte
Substrat 15 andrückt,
um die Widerstandsschicht 16 teilweise in Kontakt mit der
unteren Widerstandsschicht 17 in Richtung des äußeren peripheren
Randes zu der Mitte des elastischen Bereichs 26 hin zu
bringen, wenn die Spitze des Betätigungsknopfs 27 in
einer schräg nach
unten gerichteten Weise gedrückt
wird. Ferner ist es einfach, die Farbe des Betätigungsknopfes 27 zu ändern und
anzuzeigen, welcher Vorgang unter Verwendung des Betätigungsknopfes
auszuführen ist.
-
In
der vorhergehenden Beschreibung ist die untere Widerstandsschicht 17 der
elektronischen Komponente für
das multidirektionale Eingabeelement auf die Verdrahtungsplatine 12 des
elektronischen Gerätes
gedruckt, und die obere Widerstandsschicht 16, die der
unteren Widerstandsschicht gegenüberliegt,
ist auf der unteren Seite des flexiblen isolierten Substrats 15 der
elektronischen Komponente für
die multidirektionale Eingabe gedruckt. Die obere Widerstandsschicht 16 kann
jedoch an der unteren Seite einer flexiblen Verdrahtungsplatine 29 gebildet
sein, die über
der Verdrahtungsplatine 12 des elektronischen Gerätes angeordnet
ist. 13 zeigt eine perspektivische Aufrissansicht des
Teils des in der oben beschriebenen Weise aufgebauten multidirektionalen
Eingabeelements in dem elektronischen Gerät. Ein derartiger Aufbau kann
die Anzahl der Komponenten in dem gesamten elektronischen Gerät, in dem
das multidirektionale Eingabeelement verwendet ist, und damit die
Mannstunden für
das Zusammenbauen verringern und das Verdrahten der Anschlüsse der
oberen Widerstandsschicht 16 vereinfachen. Somit kann ein
elektronisches Gerät
unter Verwendung eines preisgünstigen
multidirektionalen Eingabeelements bereitgestellt werden.
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(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
-
14 ist
eine perspektivische Aufrissansicht des Teils eines multidirektionalen
Eingabeelements in einem elektronischen Gerät, in dem das multidirektionale
Eingabeelement verwendet ist, gemäß der zweiten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 15 ist
eine schematische Ansicht davon, wobei ein Erkennungsverfahren im
Betrieb gezeigt ist.
-
Wie
in den Figuren dargestellt ist, ist das multidirektionale Eingabeelement
dieser Ausführungsform ähnlich zu
jenem der ersten beispielhaften Ausführungsform. Jedoch weist eine
untere Leiterschicht, die auf einer Verdrahtungsplatine 30 des elektronischen
Geräts
aufgedruckt ist, eine erste Widerstandsschicht 31 und eine
zweite Widerstandsschicht 32 auf. Diese beiden Schichten
sind aus einer ringförmigen
Widerstandsschicht hergestellt, die in zwei Teile mit vorbestimmtem
Abstand unterteilt sind, und Anschlüsse 31A und 31B sowie 32A und 32B jeweils
am Ende davon unterteilt. Der Aufbau anderer Teile ist identisch
zu dem der ersten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt
ist.
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Es
werden nunmehr Funktionsweisen des multidirektionalen Eingabeelements
beschrieben, wenn ein Eingabevorgang ausgeführt wird. Gemäß den 14 und 15 drückt die
untere Seite des äußeren peripheren
Randes des elastischen Druckbereichs 13B in der Neigungsrichtung
und verformt teilweise und nach unten gerichtet das flexible isolierte
Substrat 15, wenn die Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 19 gedrückt wird,
um das elastische Ansteuerelement 13 in einer gewünschten
Richtung unter einem gewünschten
Winkel zu neigen. Dann wird ein Teil der oberen Widerstandsschicht 16 auf der
unteren Seite des Substrats, d.h. der Kontaktpunkt 33,
mit einem Teil der unteren Schicht, z.B. der ersten Widerstandsschicht 31,
in Kontakt gebracht. Das Erkennungsverfahren wird mit Bezug zu 15 beschrieben.
Zunächst
wird eine Spannung an den Anschlüssen 31A und 31B an
den Enden der ersten Widerstandsschicht 31 als eine erste
Erkennungsbedingung angelegt, während
der Anschluss 31A geerdet wird (0 V) und eine vorbestimmte
Gleichspannung (z.B. 5 V) an den Anschluss 31B angelegt
wird. In diesem Zustand wird entsprechend dem Widerstandswert zwischen
dem Anschluss 31A und dem Kontaktpunkt 33 eine
Spannung entsprechend dem Kontaktpunkt am Anschluss 16A (oder 16B)
der oben beschriebenen Widerstandsschicht 16 ausgegeben und
an eine Rechnereinheit 34, etwa einen Mikrocomputer (der
im Weiteren als Mikrocomputer 34 bezeichnet wird) übertragen.
-
Anschließend wird
in einem kurzen Schaltzyklus eine vorbestimmte Gleichspannung an
den Anschlüssen 32A und 32B an
den Enden der zweiten Widerstandsschicht 32 als eine zweite
Erkennungsbedingung angelegt. Da jedoch die obere Widerstandsschicht 16 nicht
mit der zweiten Widerstandsschicht 32 in Kontakt ist, wird
am Anschluss 16A der oberen Widerstandsschicht 16 keine
Spannung ausgegeben. Wenn das elastische Ansteuerelement 13 in
einer Richtung entgegengesetzt zur obigen Richtung in ähnlicher
Weise geneigt wird, macht die obere Widerstandsschicht 16 teilweise
einen Kontakt zu der zweiten Widerstandsschicht 32. Wenn
dann eine vorbestimmte Gleichspannung an den Anschlüssen 32A und 32B der
zweiten Widerstandsschicht angelegt wird, wird eine Spannung an
dem Anschluss 16A (oder 16B) der oberen Widerstandsschicht 16 ausgegeben.
Auf diese Weise kann nur dann, wenn eine Gleichspannung an die untere
Leiterschicht entsprechend zu der Richtung, in der elastische Ansteuerelement 13 durch
Drücken
des ansteuernden Knopfbereichs 19, d.h. die erste Widerstandsschicht 31 oder
die zweite Widerstandsschicht 32, geneigt wird, angelegt
wird, eine Ausgangsspannung an der oberen Widerstandsschicht 16 abgegriffen
werden. Somit kann die Neigungsrichtung erkannt werden, indem die
Position des Anschlusses, an den die Gleichspannung angelegt ist,
und die Ausgangsspannung durch den Mikrocomputer 34 verarbeitet werden.
Das Verfahren zum Erkennen eines Neigungswinkels mittels des Mikrocomputers 34 ist
das gleiche wie im Falle der ersten beispielhaften Ausführungsform
und die Beschreibung davon wird weggelassen.
-
Wie
zuvor erwähnt
ist, ermöglicht
das multidirektionale Eingabeelement dieser Ausführungsform ein multidirektionales
Eingabeelement und ein elektronisches Gerät, das das Element verwendet, wobei
Neigungsrichtungen des elastischen Ansteuerelements 13 mit
einfacher Verarbeitung bei hoher Auflösung erkennbar sind.
-
(Dritte beispielhafte Ausführungsform)
-
16 ist
eine perspektivische Aufrissansicht des Teil eines multidirektionalen
Eingabeelements in einem elektronischen Gerät, in dem das multidirektionale
Eingabeelement verwendet ist, gemäß der dritten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in der Zeichnung dargestellt ist, ist das multidirektionale Eingabeelement
dieser Ausführungsform ähnlich zu
dem der ersten beispielhaften Ausführungsform. Jedoch ist die
ringförmige
untere Leiterschicht 36, die auf die Verdrahtungsplatine 35 des
elektronischen Geräts
aufgedruckt ist, in Teile in einer vorbestimmten Winkelrichtung
unterteilt und einzelne Leiterschichten 36A, 36B,
... besitzen jeweils Anschlüsse 37A, 37B,
.... Jeder der Anschlüsse 37A, 37B,
... ist mit einer Rechnereinheit, etwa einem Mikrocom puter (in 16 nicht
gezeigt), verbunden. Der Aufbau der anderen Teile ist identisch
zu jenem in 2 gezeigten ersten beispielhaften
Ausführungsform.
-
Es
werden nun die Funktionen des multidirektionalen Eingabeelements
beschrieben, wenn ein Eingabevorgang stattfindet. Wenn die Spitze
des ansteuernden Knopfbereichs 19 zur Neigung des elastischen
Ansteuerelements 13 gedrückt wird, drückt die
Unterseite des äußeren peripheren
Randes des elastischen Druckbereichs 13B (in 16 nicht
gezeigt) in der Neigungsrichtung und verformt teilweise und nach
unten gerichtet das flexible isolierte Substrat 15. Damit
wird ein Teil der oberen Widerstandsschicht 16 an der unteren
Seite des Substrats mit einem Teil der unteren Leiterschicht 36,
beispielsweise der Leiterschicht 36A, in Kontakt gebracht.
Die Richtung der Leiterschicht 36A ist bereits in dem Mikrocomputer
gespeichert und somit kann die Richtung, in der das elastische Ansteuerelement 13 geneigt wird,
in einfacher Weise ohne eine spezielle Verarbeitung in dem Mikrocomputer
erkannt werden. Das Verfahren zum Erkennen der Neigungswinkel des elastischen
Ansteuerelements 13 ist das gleiche wie im Falle der ersten
beispielhaften Ausführungsform und
die Beschreibung davon wird weggelassen.
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Wie
zuvor erwähnt
ist, erfordert das multidirektionale Eingabeelement dieser Ausführungsform eine
vorbestimmte Anzahl von Verbindungen zu dem Mikrocomputer. Dennoch
wird ein multidirektionales Eingabeelement verwirklicht, das in
genauer Weise Richtungen, in denen das elastische Ansteuerelement 13 geneigt
wird, mit einer vorbestimmten Auflösung ohne eine spezielle Verarbeitung
erkennen kann.
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(Vierte beispielhafte Ausführungsform)
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17 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines elektronischen
Geräts,
in dem ein multidirektionales Eingabeelement gemäß der vierten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 18 ist
eine perspektivische Aufrissansicht des Teils des multidirektionalen Eingabeelements.
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Wie
in den Zeichnungen dargestellt ist, ist das multidirektionale Eingabeelement
dieser Ausführungsform ähnlich zu
jenem der ersten beispielhaften Ausführungsform. Jedoch besitzt
es einen selbstzurücksetzenden
Druckschalter 38, der betätigt wird, indem der ansteuernde
Knopfbereich 19 des elastischen Ansteuerelements 13 nach
unten gehal ten wird. Der Aufbau des Druckschalters 38 wird
im Folgenden beschrieben. An der oberen Seite eines flexiblen isolierten
Substrats 39 unter dem ansteuernden Knopfbereich 19 des
elastischen Ansteuerelements 13 ist ein fixierter Kontakt 40 des
Schalters mit einem äußeren Kontakt 40A und
einem zentralen Kontakt 40B durch Aufdrucken oder ein anderes
Verfahren gebildet. Ein beweglicher Kontakt 41, der aus einer
nachgebenden metallischen dünnen
Platte hergestellt und als kreisförmige Kuppel geformt ist, ist auf
diesen Kontakten montiert, so dass der äußere periphere Unterseitenrand
des beweglichen Kontakts auf dem äußeren Kontakt 40A und
die untere Fläche der
zentralen Kuppel 41A gegenüberliegend zu dem zentralen
Kontakt 40B mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet
ist. Der bewegliche Kontakt ist an den fixierten Kontakten durch
ein flexibles Band mit Haftmittel 42 befestigt. Die obere
Fläche
der Kuppel 41A des beweglichen Kontakts 41 liegt
der zentralen Erhebung 13E in der Mitte der unteren Seite
des elastischen Ansteuerelements 13 gegenüber. Der Aufbau
der anderen Teile ist der gleiche wie in der in den 1 und 2 gezeigten
ersten beispielhaften Ausführungsform.
Beispielsweise ist die kreisförmige obere
Widerstandsschicht 16 auf der unteren Seite des flexiblen
isolierten Substrats 39 aufgedruckt. Die der oberen Widerstandsschicht
gegenüberliegende untere
Widerstandsschicht 17 ist auf der Verdrahtungsplatine 12 aufgedruckt.
Innerhalb dieser oberen und unteren Widerstandsschichten, d.h. unter
dem fixierten Kontakt 40 des Schalters auf dem flexiblen isolierten
Substrat 39 ist das Abstandselement 14B mit einem
steifen Körper
angeordnet.
-
Ein
Eingabevorgang wird an diesem multidirektionalen Eingabeelement
mit dem obigen Aufbau durch Neigen des elastischen Ansteuerelements 13 vorgenommen.
Eine Funktionsweise dabei ist in einer Schnittansicht eines wesentlichen
Teils des Eingabeelements in 19 gezeigt.
Wie durch den Pfeil in dieser Zeichnung angezeigt ist, wird der
ansteuernde Knopfbereich 19 in einer schräg nach unten gerichteten
Weise gedrückt,
um das elastische Ansteuerelement 13 zu neigen, wodurch
die untere Seite des flexiblen isolierten Substrats 39 in
der Neigungsrichtung gedrückt
und teilweise und nach unten gerichtet verformt wird. Somit wird
ein Teil der oberen Widerstandsschicht 16 teilweise mit
der unteren Widerstandsschicht 17 in Kontakt gebracht.
Die Funktionsweisen und das Verfahren zum Erkennen der Neigungsrichtung
und des Winkels des elastischen Ansteuerelements 13 in
diesem Falle sind die gleichen als in der ersten beispielhaften
Ausführungsform
und deren Beschreibung wird weggelassen. Die elastische rücktreibende
Kraft des kreisförmigen
kuppelartigen beweglichen Kontakts 41 wird so festgelegt, dass
der Druckschalter 38 bei diesem Vorgang nicht betätigt wird.
-
Als
nächstes
wird das elastische Ansteuerelement 13 nach unten gehalten,
um den Druckschalter 38 zu betätigen. Dieser Zustand ist in
der Schnittansicht in 20 dargestellt. Wie durch den
Pfeil in dieser Zeichnung dargestellt ist, wird der ansteuernde
Knopfbereich 19 in dem in 17 gezeigten
Zustand nach unten gehalten. Damit verformt sich in dem elastischen
Ansteuerelement 13 der elastische dünne Zylinderbereich 13A in
elastischer Weise entlang des gesamten Randes, der sphärische Bereich 13F verlässt das
obere Gehäuse 11 und
der gesamte mittlere Bereich bewegt sich nach unten. Die mittlere Erhebung 13E der
Mitte der unteren Fläche
drückt die
obere Fläche
der Kuppel 41A des beweglichen Kontakts 41 mittels
des Klebebandes 42. Die gedrückte Kuppel 41A des
beweglichen Kontakts 41 dreht sich in nachgebender Weise
um, wobei eine gut fühlbare
Reaktion entsteht. Die untere Fläche
der Kuppel 41A macht einen Kontakt mit dem zentralen Kontakt 40B,
wodurch der äußere Kontakt 40A und der
zentrale Kontakt 40B, d.h. der fixierte Kontakt 40 des
Schalters, kurzgeschlossen werden. Wenn die an den ansteuernden
Knopfbereich 19 angelegte drückende Kraft unterbrochen wird,
geht der elastische dünne
Zylinderbereich 13A mittels der eigenen elastischen rücktreibenden
Kraft in seine ursprüngliche
Form zurück
und somit kehrt das elastische Ansteuerelement 13 in den
in 17 gezeigten Zustand zurück. Die Kuppel 41A des
beweglichen Kontakts 41 des Druckschalters 38 wird
in ihre ursprüngliche ringförmige Kuppelform
aus dem invertierten Zustand mittels der inhärenten rücktreibenden Elastizitätskraft
zurückgeführt. Der äußere Kontakt 40A und der
zentrale Kontakt 40B in dem fixierten Kontakt 40 des
Schalters gehen zurück
in den geöffneten
Zustand. Der elastische Druckbereich 13B und die mittlere
Erhebung 13E an der unteren Seite des elastischen Ansteuerelements 13 sind
so dimensioniert, um zu verhindern, dass der elastische Druckbereich 13B an
der unteren Seite des elastischen Ansteuerelements 13 das
flexible isolierte Substrat 39 drückt, und um zu verhindern,
dass die obere Widerstandsschicht 16 einen Kontakt zu der
unteren Widerstandsschicht 17 macht, wenn dieser Druckschalter 38 betätigt wird.
-
Wie
zuvor erläutert
ist, verwirklicht das multidirektionale Eingabeelement dieser Ausführungsform
ein multidirektionales Eingabeelement, das ein weiteres Signal zum
Bestimmen einer Richtung erzeugen kann, in der der ansteuernde Knopfbereich 19,
d.h. das elastische Ansteuerelement 13, durch Drücken des
ansteuernden Knopfbereichs 19 mit positiv fühlbarer
Reaktion geneigt wird. In der obigen Beschreibung ist der Druckschalter 38 an
der oberen Fläche
des flexiblen isolierten Substrats 39 angeordnet. Der Schalter
kann jedoch an anderen Stellen angeordnet sein, etwa in der Mitte
des Abstandselements 14B zwischen dem flexiblen isolierten
Substrat 39 und der Verdrahtungsplatine 12.
-
(Fünfte
beispielhafte Ausführungsform)
-
In
dieser Ausführungsform
besitzen eine untere Leiterschicht, die auf der Verdrahtungsplatine 12 gebildet
ist, und eine obere Widerstandsschicht, die auf dem flexiblen isolierten
Substrat 15 gebildet ist, Funktionen, die umgekehrt zu
jenen sind, wie sie in den zuvor erwähnten beispielhaften Ausführungsformen
beschrieben sind. Selbstverständlich
ist ein multidirektionales Eingabeelement mit Funktionen, die invers
zu jenen der oben erwähnten
beispielhaften Ausführungsformen
sind, im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung miteingeschlossen. 21 ist eine
Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines elektronischen Geräts, in dem
ein multidirektionales Eingabeelement gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet ist. 22 ist
eine perspektivische Aufrissansicht des Teils des multidirektionalen
Eingabeelements. 23 ist eine schematische Ansicht,
die einen Aufbau eines multidirektionalen Eingabeelements zeigt.
-
In
den Zeichnungen stellt Bezugszeichen 11 ein oberes Gehäuse des
elektronischen Gerätes
dar. Bezugszeichen 12 zeigt eine ebene Verdrahtungsplatine.
Die obere Oberfläche
des oberen Gehäuses 11 ist
eine Bedieneroberfläche.
In der Mitte des oberen Gehäuses
ist ein kreisförmiges
Loch 11A ausgebildet, in das der sphärische Bereich 13F des
elastischen Ansteuerelements 13 einer elektronischen Komponente
für die
multidirektionale Eingabe eingepasst ist. Der ansteuernde Knopfbereich 19 des
elastischen Ansteuerelements 13 ragt aus dem kreisförmigen Loch 11A hervor.
Das flexible isolierte Substrat 15 ist über der Verdrahtungsplatine 12 so
angeordnet, um einen vorbestimmten isolierenden Spalt bereitzustellen
und um das Abstandselement 14A dazwischen einzuschließen. Auf
der unteren Seite des flexiblen isolierten Substrat 15 ist
eine ringförmige obere
Widerstandsschicht 116 mit einer vorbestimmten Breite und
einem gleichförmigen
spezifischen Widerstand aufgedruckt. Anschlüsse 116A, 116B und 116C sind
an drei Punkten vorgesehen, die im Wesentlichen unter gleichen Winkeln
beabstandet sind. An einer Stelle auf der Verdrahtungsplatine 12 gegenüberliegend
zu der oberen Widerstandsschicht ist als eine untere Leiterschicht
eine ringförmige
untere Widerstandsschicht 117 mit einem Durchmesser und einer
Breite, die im Wesentlichen identisch zu jener der oberen Widerstandsschicht 116 ist,
und einem gleichförmigen
spezifischen Widerstand aufgedruckt. Die untere Widerstandsschicht
besitzt zwei Anschlüsse 117A und 117B,
die entsprechend mit dem gesamten inneren Umfang und dem gesamten äußeren Umfang
in elektrischer Verbindung sind. Wenn der Anschluss 117A,
der mit dem inneren Umfang dieser unteren Widerstandsschicht 117 in
elektrischer Verbindung ist, auf die Rückseite oder die untere Schicht
der Verdrahtungsplatine 12 unter Verwendung einer Durchgangsöffnung geführt ist,
kann ein vereinfachter Aufbau realisiert werden. Ein derartiger
Aufbau erlaubt eine weitere Miniaturisierung und ein genaueres Ausgangssignal.
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Wie
in 23 gezeigt ist, sind zwei Anschlüsse 117A und 117B der
unteren Widerstandsschicht 117 und drei Anschlüsse 116A, 116B und 116C der
oberen Widerstandsschicht 116 mit einer Rechnereinheit 18,
z.B. einem Mikrocomputer (der im Weiteren als Mikrocomputer 18 bezeichnet
wird), die in dem elektronischen Gerät integriert ist, mittels entsprechender
Verdrahtungsteile verbunden.
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Auf
dem flexiblen isolierten Substrat 15 ist das zuvor genannte
elastische Ansteuerelement 13 angebracht. Der scheibenförmige elastische
Druckbereich 13B, der durch den umgebenden elastischen dünnen Zylinderbereich 13A und
die Mitte der Erhebung 13E gehalten wird, ist gegenüberliegend
zu der Rückseite
der oberen Widerstandsschicht 116 mit einem vorbestimmten
Abstand angeordnet. Dieser elastische Druckbereich 13B ist
scheibenförmig
mit einem äußeren peripheren
Rand, der die rechtwinklige Stufe 13C bildet. Der Außendurchmesser
des Druckbereiches ist größer als
der in der Mitte der Breite der oberen Widerstandsschicht 116 gemessene
Durchmesser und kleiner als deren Außendurchmesser. Das elastische
Ansteuerelement besitzt eine ringförmige Stufe 13D, die
aus der Oberfläche
des elastischen Druckbereichs an einer Stelle nach unten hervorragt,
die geringfügig
innerhalb des inneren Durchmessers der oberen Widerstandsschicht 116 liegt.
In der Mitte des elastischen Ansteuerelements ist die mittlere Erhebung 13E vorgesehen,
die sich weiter nach unten erstreckt. Somit bildet die untere Seite
des elastischen Ansteuerelements 13 eine konzentrische
Scheibe aus drei Stufen.
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Andererseits
bildet der obere Teil des elastischen Ansteuerelements 13 den
sphärischen
Bereich 13F, der alle Teile der oberen Fläche des
elastischen Druckbereichs 13D bedeckt. Der sphärische Bereich
ist mit dem kreisförmigen
Loch 11A durch das obere Gehäuse 11, das als eine
obere Bedeckung dient, im Eingriff. In der Mitte des sphärischen Bereichs
ist ein säulenartiger
ansteuernder Knopfbereich 19 vorgesehen. Ein Abstandselement 14B aus einem
harten Körper
ist im Inneren der oberen Widerstandsschicht 116 auf dem
flexiblen isolierten Substrat 15 und im Inneren der unteren
Widerstandsschicht 117 auf der Verdrahtungsplatine 12 vorgesehen.
Der Teil eines multidirektionalen Eingabeelements in dem elektronischen
Gerät,
das das multidirektionale Eingabeelement dieser Ausführungsform verwendet,
ist in der obengenannten Weise aufgebaut.
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Anschließend werden
Funktionsweisen des multidirektionalen Eingabeelements, das in der
oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, beschrieben, wenn ein Eingabevorgang
daran vorgenommen wird. Die Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 19 des elastischen
Ansteuerelements 13 wird im normalen Zustand in 21 in
einer schräg
nach unten gerichteten Weise gedrückt, wie dies durch den Pfeil
in 24 gezeigt ist, die eine Schnittansicht eines
wesentlichen Teils des Eingabeelements ist und einen Funktionszustand
darstellt. Der sphärische
Bereich 13F des elastischen Ansteuerelements 13 dreht
sich entlang des Randes des kreisförmigen Loches 11A durch
das obere Gehäuse
11 um einen Drehpunkt in der Mitte der Erhebung 13E. Das
elastische Ansteuerelement neigt sich in einer gewünschten
Richtung unter einem gewünschten
Winkel, während
sich der elastische dünne
Zylinderbereich 13A elastisch deformiert. Als Folge davon
bewegt sich die untere Seite des elastischen Druckbereichs 13B in
der Neigungsrichtung nach unten und die rechtwinklige Stufe 13C drückt entlang
der äußeren peripheren
Rand das flexible isolierte Substrat 15 und verformt dieses teilweise
nach unten. Dies bringt einen Teil der oberen Widerstandsschicht 116 an
der unteren Seite des isolierten Substrats in Kontakt mit dem Kontaktpunkt 20 auf
der unteren Widerstandsschicht 117. In diesem Zustand macht
der äußere Rand
der kreisförmigen
Stufe 13D ebenfalls einen Kontakt zu dem flexiblen isolierten
Substrat 15 an dem Abstandselement 14B. Die auf
den ansteuernden Knopfbereich 19 ausgeübte Druckkraft zur Neigung
des elastischen Ansteuerelements 13 wird in dieser Position
maximal. 25 ist eine schematische Ansicht
zur Darstellung eines Erkennungsverfahrens in diesem Zustand. Entsprechend
dieser Zeichnung wird zunächst
als eine erste Erkennungsbedingung der Anschluss 116A der oberen
Widerstandsschicht 116 geerdet (0 V), eine Gleichspannung
(z.B. 5 V) an den Anschluss 116B angelegt und der Anschluss 116C durch
den Mikrocomputer 18 geöffnet.
Unter dieser Bedingung wird eine Ausgangsspannung am Anschluss 117A (oder 117B)
der unteren Widerstandsschicht 117 durch den Mikrocomputer 18 ausgelesen
und mit vorgespeicherten Daten verglichen. Diese Vorgänge liefern
die ersten Daten: die Position, an der die obere Widerstandsschicht
teilweise mit der unteren Widerstandsschicht in Kontakt ist, entspricht
dem Punkt 21A, der zwischen den Anschlüssen 116A und 116B und
gegenüber
zu dem Anschluss 116C angeordnet ist, oder den Punkt 21B an
der Seite des Anschlusses 116C.
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Anschließend wird
der Anschluss 116B geerdet (0 V), eine vorbestimmte Gleichspannung
(z.B. 5 V) an den Anschluss 116C angelegt und der Anschluss 116A als
eine zweite Erkennungsbedingung geöffnet. In diesem Zustand wird
eine Ausgangsspannung am Anschluss 117A (oder 117B)
ausgelesen und mit vorgespeicherten Daten verglichen. Dies führt zu den
zweiten Daten: die Position, an der die obere Widerstandsschicht
teilweise mit der unteren Widerstandsschicht in Kontakt ist, entspricht
dem zwischen den Anschlüssen 116B und 116C und
dem Anschluss 116A gegenüberliegend angeordnetem Punkt 21C,
oder dem Punkt 21A an der Seite des Anschlusses 116A.
Dann vergleicht der Mikrocomputer die ersten Daten und die zweiten
Daten, erkennt den Punkt 21A, der in beiden Daten gemeinsam
vorhanden ist als die Neigungsrichtung und erzeugt ein Signal, das
die Richtung kennzeichnet. Danach wird in einem in 24 und 25 gezeigten
Zustand eine Spannung an die Anschlüsse 117A und 117B der
inneren und äußeren Umfänge der
unteren Widerstandsschicht 117 von dem Mikrocomputer 18 als eine
Erkennungsbedingung, die sich von der oben beschriebenen unterscheidet,
angelegt. Wenn der Anschluss 117B des äußeren Umfangs geerdet (0 V) und
eine Gleichspannung an den Anschluss 117A des inneren Umfangs
angelegt wird, wird von dem Mikrocomputer 18 eine Ausgangsspannung
an einem der Anschlüsse
der oberen Widerstandsschicht 116 (z.B. dem Anschluss 116B,
der am nächsten
zum Kontaktpunkt 20 liegt) eingelesen und mit vorgespeicherten
Daten verglichen. Diese Vorgänge
liefern Daten, die einen Druck kennzeichnen, mit dem der elastische
Druckbereich 13B das flexible isolierte Substrat 15 drückt, d.h.
einen Winkel, unter dem das elastische Ansteuerelement 13 geneigt
ist.
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Das
Drücken
der Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 19 in noch stärkerem Maße in dem
in 24 gezeigten Zustand, neigt das elastische Ansteuerelement 13 noch
stärker
und deformiert die untere Seite elastisch, wodurch der Bereich vergrößert wird,
in dem der elastische Druckbereich 13B das flexible isolierte
Substrat 15 drückt.
Dieser Zustand ist in 26 gezeigt, die eine Schnittansicht
eines wesentlichen Teils des Eingabeelements ist. Wie in dieser
Zeichnung dargestellt ist, wird der Bereich, in dem der elastische
Druckbereich 13B des elastischen Ansteuerelements 13 das
flexible isolierte Substrat 15 drückt, in der Richtung von der
rechtwinkligen Stufe 13C entlang dem äußeren peripheren Rand des elastischen
Druckbereichs 13B zu dem Mittelpunkt hin größer. Somit
breitet sich der Bereich, in dem die obere Widerstandsschicht 116 mit
der unteren Widerstandsschicht 117 in Kontakt ist, in der Richtung
von dem ersten Kontaktpunkt 20 zu dem Mittelpunkt hin aus.
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Dabei
wird eine Spannung von dem Mikrocomputer 18 an den Anschlüssen 117A und 117B der inneren
und äußeren Umfänge der
unteren Widerstandsschicht 117 ähnlich zu der oben beschriebenen
Weise angelegt. Wenn der Anschluss 117B des äußeren Umfangs
geerdet (0 V) und eine Gleichspannung an den Anschluss 117A des
inneren Umfangs angelegt wird, wird von dem Mikrocomputer 18 eine
Ausgangsspannung an einem der Anschlüsse (116B) der oberen
Widerstandsschicht 116 ausgelesen und mit vorgespeicherten
Daten verglichen. Diese Abläufe
liefern Daten, die einen Druck kennzeichnen, mit dem der elastische
Druckbereich 13B stark auf das flexible isolierte Substrat 15 drückt, d.h.
einen Winkel, unter dem das elastische Ansteuerelement 13 stark
geneigt ist. Die Fläche
des Kontaktbereichs einschließlich
des Kontaktpunkts 20 ist größer als jene in dem oben erwähnten Falle.
Daher ist die Ausgangsspannung an einem der Anschlüsse (116B)
der oberen Widerstandsschicht 116 durch diese größere Fläche erhöht. Der
erhaltene Datenwert entspricht einem Winkel, unter dem elastische
Ansteuerelement 13 starker geneigt ist.
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Ferner
ist in dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Erkennen eines Neigungswinkels
des elastischen Ansteuerelements 13 der Anschluss 117B des äußeren Umfangs
der unteren Widerstandsschicht 117 geerdet (0 V) und eine
Gleichspannung ist an dem Anschluss 117A des inneren Umfangs
angelegt. Dies geschieht deswegen, weil ein größerer Neigungswinkel des elastischen
Ansteuerelements 13 den Bereich vergrößert, in dem die obere Widerstandsschicht 116 mit
der unteren Widerstandsschicht 117 in Kon takt ist, in der
Richtung von der äußeren Umfangsseite
zu der inneren Umfangsseite der oberen Widerstandsschicht 116. Somit
kann das Anlegen der Gleichspannung in der oben beschriebenen Weise
die Ausgangsspannung reduzieren, wenn der Neigungswinkel klein ist
und der Kontakt zwischen beiden Schichten unstabil ist. Folglich
werden unstabile Bereiche vermieden und große Ausgangsspannungen an stabilen
Punkten können
gemessen und berechnet werden, um einen Neigungswinkel des elastischen
Ansteuerelements 13 zu erkennen. Da diese Datennahme und
Verarbeitung ausgeführt
wird, wenn die Ausgangsspannung eine vorbestimmte Spannung erreicht
und mit hoher Geschwindigkeit wiederholt wird, kann eine genaue Erkennung
durchgeführt
werden.
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Nach
den Eingabevorgängen,
die in der oben beschriebenen Weise ausgeführt werden, wird die Druckkraft,
die auf die Spitze des ansteuernden Knopfbereichs 19 ausgeübt wird,
unterbrochen. Daraufhin kehrt der elastische dünne Zylinderbereich 13A in
seine ursprüngliche
Form mittels der inhärenten
elastischen rücktreibenden
Kraft zurück
und somit wird das elastische Ansteuerelement 13 in seinen Anfangszustand,
der in 21 gezeigt ist, zurückgeführt. Das
flexible isolierte Substrat 15 nimmt seinen ursprünglichen
ebenen Zustand ein und damit kehren die obere Widerstandsschicht 116 und
die untere Widerstandsschicht 117 in die einander gegenüberliegende
Position zurück.
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Wie
zuvor erwähnt
ist, erkennt das multidirektionale Eingabeelement dieser Ausführungsform die
Neigungsrichtungen und Winkel des elastischen Ansteuerelements 13 unter
Verwendung von Ausgangsspannungen an entsprechenden Anschlüssen. Die
Ausgangsspannungen stellen eine Vielzahl von Daten dar, die unter
mehreren Erkennungsbedingungen gewonnen werden, wenn das elastische
Ansteuerelement 13 der elektronischen Komponente für die multidirektionale
Eingabe sich neigt. Somit kommen einige Richtungen, in denen Eingabevorgänge gemäß Neigungswinkeln
ausgeführt
werden, zu den Neigungsrichtungen hinzu, in denen eine große Anzahl
von Eingabevorgängen
mit hoher Auflösung
vorgenommen werden kann. Als Folge davon können Eingabevorgänge für eine insgesamt
extrem große Anzahl
von Richtungen durchgeführt
werden. Daher kann ein multidirektionales Eingabeelement mit äußerst hoher
Auflösung
der Eingaberichtungen und ein elektronisches Gerät unter Verwendung des Elements
verwirklicht werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Eine
elektronische Komponente für
das Eingeben in ein multidirektionales Eingabeelement der vorliegenden
Erfindung umfasst eine obere Widerstandsschicht, eine untere Widerstandsschicht
und ein elastisches Ansteuerelement, um die obere Widerstandsschicht
mit der unteren Widerstandsschicht in Kontakt zu bringen. Aufgrund
des einfachen Aufbaus ist diese elektronische Eingabekomponente
in einfacher Weise zu verkleinern. Die Neigungsrichtungen und Winkel
des elastischen Ansteuerelements werden gemäß einer Ausgangsspannung an
jeweils einem Anschluss erkannt, wenn ein ansteuernder Knopfbereich
in einer schräg
nach unten gerichteten Weise gedrückt wird, um die obere Widerstandsschicht
und die untere Leiterschicht teilweise in Kontakt zu bringen. Das
Erkennungsverfahren verbessert die Auflösung der Eingaberichtungen
aufs Äußerste.