CN100351752C

CN100351752C - 按键开关和电子装置

Info

Publication number: CN100351752C
Application number: CNB2005100938323A
Authority: CN
Inventors: 斋藤雅史
Original assignee: Polymatech Co Ltd
Current assignee: Polymatech Co Ltd
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: CN1744004A; DE602005001822D1; EP1630839A1; JP2006073251A; JP4612361B2; US7126072B2; DE602005001822T2; US20060042921A1; EP1630839B1

Abstract

一种用作按键开关的飞梭旋钮开关，它包括布置在框架中的键板、布置在该键板上的可转动键顶、以及用于检测键顶的运动量的运动量检测器。该运动量检测器包括布置在键顶上的四个永磁体、三个霍尔元件、以及用于处理从霍尔元件输出的信号的电路。这些霍尔元件和电路布置在键板的下方。该键板由防水材料形成并且覆盖着电路。所述键顶由半透明合成树脂材料制成并且包括一凸缘，该凸缘围绕所述键顶的下周边延伸并位于所述框架中，并且所述磁体布置在该凸缘上。

Description

按键开关和电子装置

技术领域

本发明涉及一种用于在电子装置(例如，遥控器、各种键盘、便携式电话、个人数字助理(PDA)和数码静相机(DSC))中进行输入操作的按键开关。

背景技术

在现有技术中，日本特开专利公报No.2004-220369披露了一种用来进行电子装置的输入操作的按键开关的示例。该按键开关包括布置在用于便携式电话等的框架中的键板、布置在该键板上的可运动键顶、以及用于检测键顶的运动量的运动量检测器。该键顶布置在框架的开口中。该运动量检测器包括布置在键顶上的多个磁体以及一磁检测元件。该磁检测元件布置在键板上并且由一电路形成，该电路包括磁检测传感器、信号处理器(例如，中央处理器(CPU))和连接这些装置的接线。

但是，水(例如，雨水)和灰尘会从开口和键顶之间进入框架。进入框架的这些水或灰尘容易与键板上的电路接触。这会使电路短路。因此，该按键开关的缺点在于，其防水性和防尘性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供按键开关和电子装置，它提高了运动量检测器的防水性和防尘性。

本发明的一个方面在于一种按键开关，该按键开关包括：布置在框架中的键板；可运动地布置在键板上的键顶；以及运动量检测器，用于检测键顶的运动量，该运动量检测器包括布置在键顶上的磁体、布置在键板中或下方的磁检测传感器和布置在键板下方的电路，该电路用来处理从磁检测传感器输出的信号，该电路由键板覆盖，并且键板由防水且导磁的材料形成；所述键顶由半透明合成树脂材料制成并且包括一凸缘，该凸缘围绕所述键顶的下周边延伸并位于所述框架中，并且所述磁体布置在该凸缘上。

本发明的另一个方面在于一种按键开关，该按键开关包括：布置在框架中的键板；布置在键板下方的电路板；可运动地布置在键板上的键顶；以及运动量检测器，用来检测该键顶的运动量，该运动量检测器包括布置在键顶上的反射元件、设置在键板与电路板之间的光源、布置在键板中或下方的光检测传感器和布置在电路板上的电路，该电路用来处理从光检测传感器输出的信号，该电路由键板覆盖，并且键板由防水且半透明的材料形成；所述反射元件沿着整个键顶布置；所述运动量检测器还包括一光吸收元件，该光吸收元件位于所述反射元件的下方；并且所述键顶包括一凸缘，且该凸缘位于所述框架中，并且所述光吸收元件布置在所述凸缘上。

本发明的另一个方面在于一种电子装置，该电子装置包括一框架和一按键开关。该按键开关包括一布置在框架中的键板。一键顶可运动地布置在键板上。一运动量检测器检测键顶的运动量。该运动量检测器包括布置在键顶上的磁体。一磁检测传感器布置在键板中或下方。一电路布置在键板的下方，用来处理从磁检测传感器输出的信号。该电路由键板覆盖。键板由防水且导磁的材料形成。所述键顶由半透明合成树脂材料制成并且包括一凸缘，该凸缘围绕所述键顶的下周边延伸并位于所述框架中，并且所述磁体布置在该凸缘上。

本发明的另一个方面为一种电子装置，该电子装置包括一框架和一按键开关。该按键开关包括布置在框架中的键板。一电路板布置在键板的下方。一键顶可运动地布置在该键板上。一运动量检测器检测该键顶的运动量。该运动量检测器包括布置在该键顶上的反射元件、设置在键板与电路板之间的光源和布置在键板中或下方的光检测传感器。布置在电路板上的电路处理从光检测传感器输出的信号。该电路由键板覆盖，并且键板由防水且半透明的材料形成。所述反射元件沿着整个键顶布置；所述运动量检测器还包括一光吸收元件，该光吸收元件位于所述反射元件的下方；并且所述键顶包括一凸缘，且该凸缘位于所述框架中，并且所述光吸收元件布置在所述凸缘上。

从如下结合附图的描述中，本发明的其它方面和优点将变得清晰，附图以示例的方式说明了本发明的原理。

附图说明

通过参照当前优选实施例的以下说明以及附图，将最清楚地了解本发明及其目的和优点，在附图中：

图1A为显示出根据本发明第一实施例的飞梭旋钮开关(jog dialswitch)的平面图；

图1B为沿着图1A中的线1B-1B剖取的剖视图；

图2A为显示出根据本发明第二实施例的飞梭旋钮开关的平面图；

图2B为沿着图2A中的线2B-2B剖取的剖视图；

图3A为显示出根据本发明另一实施例的光吸收层的后视图；

图3B为显示出根据本发明另一实施例的键顶主体的剖视图；

图4A为显示出根据本发明又一实施例的飞梭旋钮开关的平面图；以及

图4B为沿着图4A中的线4B-4B剖取的剖视图。

具体实施方式

[第一实施例]

现在将参照附图描述根据本发明第一实施例的用于便携式电话的飞梭旋钮开关11。

如图1A和图1B所示，用作按键开关的飞梭旋钮开关11布置在便携式电话的框架12中，并且用来进行便携式电话的输入操作。飞梭旋钮开关11包括键板21、布置在键板21上的圆形键顶31以及运动量检测器。

键板21由防水、能够导磁且半透明的材料制成。更具体地，该键板21由透明或半透明的合成树脂膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜)、透明或半透明弹性体模制体板、或者金属板(例如，铝板)制成。该半透明合成树脂膜和弹性体模制体的透明度与它们透明时相比较低，但是它们能够使得所照射的光部分透射。键板21在由金属板形成时的厚度较薄并且为例如100μm，从而键板21不仅具有防水性而且还能够传导磁和光。键板21布置在框架12中。

键顶31包括键顶主体32、凸缘33和装饰部分34。键顶主体32为圆柱形并且由半透明合成树脂材料制成。透明合成树脂材料的示例包括透明或半透明合成树脂材料，例如聚碳酸酯和PET。键顶主体32布置在形成于框架12中的圆形开口13中并且可以在键板21上绕着一轴线转动。在键顶主体32的表面靠近边缘处形成有圆形操作凹陷35。

凸缘33为环形并且围绕键顶主体32的下周边延伸。因此，该凸缘33位于框架12中。凸缘33可以与键顶主体32一体或分开形成。在与键顶主体32分开形成时，凸缘33可以由半透明合成树脂或不透明材料制成。不透明材料包括合成橡胶(例如，硅橡胶)以及金属(例如，铝)。在第一实施例中，凸缘33与键顶主体32形成为一体。

装饰部分34包括装饰主体34a和两个符号34b。装饰主体34a为圆盘形，并且布置成面对着键顶主体32和凸缘33的背面。装饰主体34a由能够传导磁和光的材料制成。更具体地，装饰主体34a由透明或半透明合成树脂膜、透明或半透明弹性体模制体板或者金属板制成。在由金属板制成时，装饰主体34a的厚度为例如100μm。

两个符号34b为表示键顶主体32的转动方向并且标记在装饰主体34a上的箭头。每个符号34b的表面附着在键顶主体32的背面上。每个符号34b的表面为深色，例如黑色或深蓝色。

运动量检测器包括四个永磁体41、三个用作磁检测传感器的霍尔元件42、和用于处理从霍尔元件42输出的信号的电路43。每个永磁体41都具有矩形板的形状，并且布置在凸缘33的背侧上，而且装饰主体34a位于它们之间。更具体地，每个永磁体41都安装在装饰主体34a的背面上。另外，这些永磁体41以相等的间隔布置成面对着凸缘33的背面。从每个永磁体41发出的一些磁力线穿过键板21并且在键板21下面传播。

每个霍尔元件42都布置在设在键板21下方的电路板44的表面上。这些霍尔元件42以相等的间隔布置成面对着凸缘33的背面。电路板44由电绝缘材料制成。更具体地，电路板44由合成树脂膜(例如，PET膜)或弹性体模制体板制成。

电路43布置在电路板44的表面上。该电路43包括用于处理从霍尔元件42输出的信号的信号处理器45(例如，CPU)、以及用于使这些霍尔元件42与信号处理器45相连接的接线46。键板21覆盖电路43。另外，键板21的周边部分固定在框架12上以便密封该框架12。除了霍尔元件42和电路43之外，在电路板44的表面上还布置有发光元件47，例如发光二极管(LED)。该发光元件47沿着向上方向(朝着框架12)发出光。

现在将说明飞梭旋钮开关11的操作。在用便携式电话进行预定输入操作时，一个人将他或她的指尖放置在键顶主体32的操作凹陷35中并且使键顶主体32转动预定量。键顶主体32的转动使凸缘33也转动。凸缘33的转动使得永磁体41朝向或远离霍尔元件42运动。磁力线恒定地从永磁体41发出。因此，每个霍尔元件42都检测在发出磁力线的永磁体41朝向或远离霍尔元件42运动时磁场中的变化，并且通过接线46向信号处理器45输出信号。根据该信号确定键顶31的转动量(运动量)。

当在黑暗中进行输入操作时，发光元件47发出光。从发光元件47发出的光如由图1B中的箭头所示向上指向。在穿过键板21和装饰主体34a传播之后，该光穿过键顶主体32传播并且向外发出。因此，该键顶31在黑暗中是可见的。另外，键顶主体32也传播光。与当键顶主体32由不透明材料制成时相比较，这改善了飞梭旋钮开关11的外观和设计。另外，每个符号34b例如为黑色。因此，这些符号34b可以容易地从传播光的键顶主体32的外面看到。

第一实施例具有以下优点。

第一实施例的每个永磁体41都布置在键板21的上方并且在凸缘33的背面上，而且装饰主体34a位于它们之间。电路板44布置在键板21的下方。由防水材料形成的键板21覆盖着布置在电路板44上的电路43。另外，键板21的周边部分固定在框架12上以便密封该框架12。因此，从开口13和键顶主体32之间进入框架12的水或灰尘不会通过键板21或从键板21周围接近电路43。即，防止了水和灰尘从键板21向下进入框架12，并且因此使它们不会与电路43接触。因此，即使在水或灰尘进入框架12的情况下，这些霍尔元件42仍然能够检测出磁场中的变化并输出信号。另外，永磁体41即使在与已经进入框架12的水或灰尘接触的情况下也能够恒定地发出磁力线。因此，在飞梭旋钮开关11中，运动量检测器具有改进的防水性和防尘性。

在其中电路43布置在键板21上的现有技术结构中，可以在键板21的表面上形成保护膜，用来保护电路43不会遭受已经进入框架12的水和灰尘。但是，由于这种保护膜必须在电路43形成于键板21表面上之后形成，因此该飞梭旋钮开关11的制造变得复杂。在第一实施例中，键板21用来支撑键顶31并且保护电路43。因此，不必在电路板44上形成保护膜，从而简化了飞梭旋钮开关11的制造。

第一实施例的键顶31由半透明合成树脂材料制成。另外，凸缘33位于框架12中并且不能从框架12的外面看到。永磁体41布置在凸缘的背面上。因此，通过键顶主体32只能看到改善了飞梭旋钮开关11的外观的符号34b。不能通过键顶主体32看到会使飞梭旋钮开关11的外观变差的永磁体41。这就改善了该飞梭旋钮开关11的外观。

第一实施例中的每个符号34b的表面都附着在键顶主体32的背面上。这防止了在符号34b布置在键顶主体32的表面上时由于输入操作导致的磨损等引起的对每个符号34b的损坏。另外，可以容易地从外面看到这些符号34b。这也改善了该飞梭旋钮开关11的设计。

[第二实施例]

现在将参照附图对根据本发明第二实施例的飞梭旋钮开关11进行说明。下面将对与第一实施例不同的部分进行说明。

如图2A和图2B所示，键顶31包括键顶主体32和凸缘33。运动量检测器包括用作反射元件的反射层51、用作光吸收元件的四个光吸收层52、用作光检测传感器的三个光接收元件53、用作光源的发光元件47以及电路43。

将反射层51施加在键顶主体32和凸缘33的整个背面上。反射层51由合成树脂材料(例如，PET)或者金属材料(例如，铝或铬)制成。反射层51的表面在由其合成树脂材料制成时具有明亮的颜色，例如白色或黄色。反射层51的厚度在其由金属材料制成时优选大于或等于5nm，并且为例如20nm或40nm。如果由金属材料制成的反射层51的厚度小于5nm，则反射层51的光反射率变得小于50％。因此，从发光元件47发出的大部分光将穿过反射层51传播，并且使得反射层51变得难以反射光。在其由铝制成并且厚度为20nm时，反射层51的光反射率在85％至90％之间。在其由铝制成并且厚度为40nm时，反射层51的光反射率为95％。反射层51的表面为一装饰表面，这改善了飞梭旋钮开关11的外观。

每个光吸收层52大体上都为矩形，并且布置在凸缘33的背面上，而且反射层51位于它们之间。更具体地，每个光吸收层52都布置在反射层51的背面上。另外，每个光吸收层52以相等的间隔布置成面对着凸缘33的背面。每个光吸收层52由能够吸收光的材料制成。这种光吸收材料包括合成橡胶。

每个光接收元件53在键板21下方布置在电路板44的表面上。光接收元件53以相等的间隔布置成面对着凸缘33的背面。电路43包括用于处理从光接收元件53输出的信号的信号处理器45，和用于使光接收元件53与信号处理器45相连接的接线46。

现在将对飞梭旋钮开关11的操作进行说明。在用便携式电话进行预定输入操作时，发光元件47发出光。从发光元件47发出并且穿过键板21传播的光的大部分通过反射层51向下反射，但是部分照射在键顶主体32上。在反射层51直接面对着光接收元件53时，由反射层51反射的部分光进入光接收元件53。另外，如由图2B中的箭头所示，在反射层51面向光接收元件53并且光吸收层52位于它们之间时，即，当光接收元件53面向光吸收层52时，该光吸收层52吸收光并且减少光接收元件53的入射光。

接着，一个人将他或她的指尖放置在键顶主体32的操作凹陷35中，并且使键顶主体32转动预定量。键顶主体32的转动使凸缘33也转动。因此，各光接收元件53以交替的方式直接面对着反射层51和光吸收层52。凸缘33的转动改变了进入各光接收元件53的光量。光接收元件53检测出在该光量中的变化，并且通过接线46向信号处理器45输出信号。然后根据该信号确定键顶31的运动量。照射键顶主体32的光穿过键顶主体32传播并且向外发出。因此，可以容易地在黑暗中看到键顶31。

第二实施例具有下述优点。

在第二实施例中，光吸收层52在键板21上方布置在凸缘33的背面上，并且反射层51位于它们之间。电路板44布置在键板21的下方。因此，即使在水或灰尘进入框架12的情况下，发光元件47也发出光，并且每个光接收元件53检测出在光量中的变化并且输出信号。另外，反射层51反射光并且光吸收层52吸收光，即使在与已经进入框架12的水或灰尘接触的情况下也是如此。因此，该飞梭旋钮开关11具有改善的防水性和防尘性。

第二实施例的键顶31由半透明合成树脂材料制成。反射层51的表面为装饰表面。每个光吸收层52都布置在凸缘33的背面上，从而不能从框架12的外侧看到该凸缘33。因此，通过键顶主体32只能看到装饰表面，并且将影响飞梭旋钮开关11的设计的光吸收层52隐藏起来。这改善了飞梭旋钮开关11的设计。

在第二实施例中，反射层51布置在键顶主体32和凸缘33的背面上。这防止了在反射层51布置在键顶主体32和凸缘33的表面上时由于输入操作导致的磨损等引起的对反射层51的损坏。

本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以以许多其它具体形式实施本发明。尤其应该理解的是，本发明可以按照以下形式实施。

在第一实施例中，如果不必通过背光照亮键顶主体32，则该键板21可以由不透明但防水并且导磁的材料制成。在这种情况下，可以去除发光元件47。

在第一实施例中，装饰主体34a的表面可以是一改善飞梭旋钮开关11的设计的装饰表面。在键顶31下面布置装饰表面将防止由于输入操作而导致的磨损等引起的对装饰表面的损伤。

在第一实施例中，永磁体41可以布置在键顶主体32的背面上，并且装饰主体34a位于它们之间，而不是永磁体41布置在凸缘33的背面上。在该情况下，永磁体41成形为这样，从而改善了飞梭旋钮开关11的设计。由于可以从装饰主体34a的外侧看到永磁体41，因此改善了飞梭旋钮开关11的设计。另外，装饰主体34a可以由不透明的材料制成，从而降低永磁体41从该飞梭旋钮开关11外侧的可见性。

在第一实施例中，可以去除装饰部分34。在该情况下，每个永磁体41都可以安装在凸缘33的背面上或者嵌入凸缘33中。另外，可以将用来改善飞梭旋钮开关11的设计的装饰层布置在键顶主体32的背面上。可在键顶主体32的背面上通过墨水印刷该装饰层，或通过在键顶主体32的背面上淀积金属材料形成该装饰层。所印刷装饰层的厚度为例如大于等于1μm并且小于40μm。通过淀积金属材料形成的装饰层的厚度例如为10至80nm之间。

在第一实施例中，装饰部分34可以布置在键顶主体32和凸缘33的内侧。

在第一实施例中，永磁体41和霍尔元件42的数量可以根据需要而改变。在第二实施例中，光吸收层52和光接收元件53的数量可以根据需要而改变。

在第一实施例中，霍尔元件42可以附着在键板21的背面上或者嵌入键板21中。同样，在第二实施例中，光接收元件53可以附着在键板21的背面上或者嵌入键板21中。

在第一实施例中，可以在永磁体41的背面上形成低摩擦层。同样，在第二实施例中，可以在光吸收层52的背面上形成低摩擦层。该低摩擦层由硅或石蜡合成材料制成。低摩擦层的表面具有较低的摩擦系数，并且因此使得键顶31能够滑动。这有利于键顶31转动。

在第二实施例中，光吸收层52可以不仅沿着凸缘33的背面而且也沿着键顶主体32的背面延伸。另外，光吸收层52可以成形为改善飞梭旋钮开关11的设计。例如，如图3A所示，光吸收层52可以为三角形并且具有定位在键顶主体32中央处的凸起。在该情况下，反射层51成形为反射大部分照射光并且透射部分光。在该结构中，可以通过反射层51从外侧看到光吸收层52。这改善了飞梭旋钮开关11的设计。

在第二实施例中，反射层51可以布置在键顶主体32和凸缘33的内侧。可选的是，反射层51可以布置在键顶主体32和凸缘33的表面上。当反射层51布置在键顶主体32和凸缘33的表面上时，如图4A和图4B所示，优选的是将保护层54施加在反射层51的表面上，以防止反射层51由于输入操作导致的磨损等而受损。该保护层54由半透明合成树脂材料制成。优选的是，装饰开口55形成在反射层51中以改善飞梭旋钮开关11的设计。装饰开口55可以成形为表示键顶主体32的转动方向的箭头。从发光元件47发出的一些光透射穿过键板21和键顶主体32，然后从装饰开口55向外发出。这改善了飞梭旋钮开关11的设计。

在第一和第二实施例中的发光元件47可以布置在键板21的背面上，或者布置在设在键板21下方的其它元件上。

在第一和第二实施例中的键顶主体32可以包括一输入操作键顶和一转动支撑键顶。更具体地，如图3B所示，键顶主体可以包括环形输入操作键顶32a，和插入输入操作键顶32a中的圆柱形转动支撑键顶32b。转动支撑键顶32b的底面附着在键板21的表面上。输入操作键顶32a围绕转动支撑键顶32b在键板21上转动。凸缘33沿着输入操作键顶32a的下周边延伸。

第一和第二实施例的飞梭旋钮开关11可以用来进行用于便携式电话之外的电子装置(例如，遥控器)的输入操作。

第一和第二实施例的飞梭旋钮开关11可以为这样一个开关，其中键顶31可以沿着向上和向下的方向运动。在该情况下，可以根据需要改变永磁体41和霍尔元件42的布置。

在第二实施例中，可以除去光吸收层52。在该情况下，反射层51仅施加在键顶主体32和凸缘33的一部分上。

在第一和第二实施例中的凸缘33可以为多边形。另外，凸缘33可以仅沿着键顶主体32周边部分的一部分布置。在这种结构中，当凸缘33的周边与框架12接触时，由框架12产生的摩擦与在凸缘33为环形时相比较小。

本领域普通技术人员应该了解的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以以许多其它具体形式实施本发明。因此，本发明并不限于在这里给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同方案内进行修改。

Claims

1.一种按键开关，它包括：

布置在框架中的键板；

可运动地布置在键板上的键顶；以及

运动量检测器，用于检测键顶的运动量，该运动量检测器包括：

布置在键顶上的磁体；

布置在键板中或下方的磁检测传感器；和

布置在键板下方的电路，用来处理从磁检测传感器输出的信号，所述电路由键板覆盖，并且键板由防水且导磁的材料形成；

所述按键开关的特征在于，所述键顶由半透明合成树脂材料制成并且包括一凸缘，该凸缘围绕所述键顶的下周边延伸并位于所述框架中，并且所述磁体布置在该凸缘上。

2.如权利要求1所述的按键开关，其特征在于：

在键顶中或下方布置有一装饰部分。

3.如权利要求1所述的按键开关，其特征在于：在键板的下方布置有一电路板，并且在键板与电路板之间设置有一光源。

4.一种按键开关，它包括：

布置在框架中的键板；

布置在键板下方的电路板；

可运动地布置在键板上的键顶；以及

运动量检测器，用来检测键顶的运动量，该运动量检测器包括：

布置在键顶上的反射元件；

设置在键板与电路板之间的光源；

布置在键板中或下方的光检测传感器；和

布置在电路板上的电路，用来处理从光检测传感器输出的信号，所述电路由键板覆盖，并且键板由防水且半透明的材料形成；

所述按键开关的特征在于，所述反射元件沿着整个键顶布置；

所述运动量检测器还包括一光吸收元件，该光吸收元件位于所述反射元件的下方；并且

所述键顶包括一凸缘，且该凸缘位于所述框架中，并且所述光吸收元件布置在所述凸缘上。

5.如权利要求4所述的按键开关，其特征在于：

一装饰表面，其中所述键顶由半透明合成树脂材料制成，所述反射元件布置在所述键顶中或下方，并且所述装饰表面由所述反射元件的表面限定。

6.如权利要求4所述的按键开关，其特征在于：

一布置在所述键顶上方的保护元件，其中所述键顶由半透明合成树脂材料制成，并且所述反射元件布置在该保护元件和键顶之间。

7.一种电子装置，其特征在于：

一框架；以及

如权利要求1至6中任一项所述的按键开关。