CN104779108B - 开关结构与使用此开关结构的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种开关结构与使用此开关结构的电子装置。电子装置具有壳体，且开关结构位于壳体的按键部的内侧。开关结构包括弹性件、传力件以及应变感应元件。弹性件连接壳体。传力件设置于壳体的内侧。应变感应元件设置于弹性件，且应变感应元件与传力件分别位于弹性件的相对两侧。当按键部的外侧受到外力时会通过传力件使弹性件变形。

Description

开关结构与使用此开关结构的电子装置

技术领域

本发明是有关于一种开关结构与使用此开关结构的电子装置，且特别是有关于一种具有无缝(seamless)按键设计的开关结构与使用此开关结构的电子装置。

背景技术

近年来，科技产品多以移动性以及功能性为主要诉求，因此可携式电子装置例如智慧型手机(smart mobile phone)、平板电脑(tablet PC)以及笔记型电脑(notebook,NB)等产品已成为现今的电子消费市场的主流。

一般来说，可携式电子装置通常配有按键于壳体上，而机壳内具有对应于此按键的开关元件。按键与开关元件相互耦接，使用者可通过按压按键来控制开关元件，进而达到控制电源、蓝芽或无线网络的开关，又或者是调节音量、摄录影像或滚动显示页面等功能。通常而言，可携式电子装置的壳体必需设置有相应的对外开孔来装设按键，以便于使用者操作。

然而，前述配置方式会造成可携式电子装置的内部配置空间的浪费，且其组装过程亦较为复杂，因而存在着制造难度高、制造工时长以及组装良率低等问题。另一方面，灰尘、水气容易经由按键与对外开孔之间的缝隙进入到电子装置的内部，使得电子元件的功能受到影响，且缩减其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关结构与使用此开关结构的电子装置，能简化制作工艺步骤、缩减组装时程与降低制造成本，并达到无缝(seamless)按键的设计，以保持电子装置外观的完整性，且可避免灰尘或水气侵入电子装置内部，确保电子装置的使用寿命及可靠度。

为达上述目的，本发明的开关结构适用于电子装置。电子装置具有壳体，且开关结构位于壳体的按键部的内侧。开关结构包括弹性件、传力件以及应变感应元件。弹性件连接壳体。传力件设置于壳体的内侧。应变感应元件设置于弹性件，且应变感应元件与传力件分别位于弹性件的相对两侧。当按键部的外侧受到外力时会通过传力件使弹性件变形。

本发明的电子装置包括机体、壳体以及开关结构。壳体包覆机体，且壳体具有按键部。开关结构位于壳体的按键部的内侧。开关结构包括弹性件、传力件以及应变感应元件。弹性件连接壳体。传力件设置于壳体的内侧。应变感应元件设置于弹性件，且应变感应元件与传力件分别位于弹性件的相对两侧。当按键部的外侧受到外力时会通过传力件使弹性件变形。

基于上述，本发明通过在壳体的按键部的内侧制作应变式的开关结构，以让使用者通过按压壳体的按键部来实现按键的功能。换言之，本发明无需在电子装置的壳体额外设置开孔以容置实体按键或于壳体上额外设置其他独立的感应元件，便可实现按键功能，因此可大幅简化制作工艺步骤、缩减组装时程、降低制造成本以及提高组装良率。另一方面，由于本发明的电子装置采用无缝按键设计，因此其壳体与实现按键功能的区域之间并不具有间隙，不仅可保持整体外观的完整性，还可避免灰尘或水气侵入电子装置内部，确保电子装置的使用寿命及可靠度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的电子装置的立体图。

图2为图1的电子装置的俯视图。

图3是图2的开关结构的示意图。

图4是图3的开关结构的作动示意图。

图5是本发明另一实施例的开关结构的示意图。

图6是图5的开关结构的作动示意图。

图7是本发明另一实施例的开关结构的示意图。

图8是图7的开关结构的作动示意图。

符号说明

100：电子装置

110：机体

111：控制单元

112：振动元件

120：壳体

121：按键部

130、130a、130b：开关结构

131：弹性件

131a：变形部

131a1：表面

131b：连接部

132、132a：第一传力件

133、133a：第二传力件

134、134a、134b：第一应变感应元件

135、135a、135b：第二应变感应元件

136：软性电路板

D、D1：间距

F：外力

G：间隙

P：按压区

具体实施方式

图1为本发明一实施例的电子装置的立体图。图2为图1的电子装置的俯视图。请参考图1与图2，在本实施例中，电子装置100包括机体110、壳体120以及开关结构130，其中电子装置100例如是智慧型手机、个人数字助理、平板电脑或电子书，壳体120例如是塑胶壳体或碳纤维壳体，亦可以是塑胶与金属所构成的复合壳体。

图3是图2的开关结构的示意图。请参考图1至图3，在本实施例中，壳体120设置于机体110外侧，且壳体120具有按键部121。开关结构130位于壳体120的按键部121的内侧。具体而言，开关结构130包括弹性件131、第一传力件132、第二传力件133、第一应变感应元件134以及第二应变感应元件135，其中弹性件131可由钢或其他延展性佳的材料所构成，第一应变感应元件134以及第二应变感应元件135例如是应变规(strain gauge)。

就结构上而言，弹性件131包括变形部131a与连接部131b。变形部131a与壳体120保持间隙G，其中变形部131a例如呈平坦状，且平行于按键部121。连接部131b连接变形部131a与壳体120，其中连接部131b例如是通过焊接的方式与壳体120相互接合。第一传力件132与第二传力件133成对地设置于壳体120的内侧且位于间隙G内，其中第一传力件132与第二传力件133可设置于壳体120上，且例如是与壳体120一体成型而凸出于按键部121的内侧。另一方面，第一应变感应元件134与第二应变感应元件135成对地设置于弹性件的131的变形部131a的表面131a1，且第一应变感应元件134与第二应变感应元件135以及第一传力件132与第二传力件133分别位于变形部131a的相对两侧，其中按键部121的外侧具有按键区P。

在本实施例中，开关结构130还包括软性电路板(FPC)136，其中第一应变感应元件134与第二应变感应元件135分别电性连接至软性电路板136。也就是说，第一感应元件134与第二感应元件135分别通过软性电路板136配置于变形部131a的表面131a1，其中软性电路板136例如是通过焊接的方式与弹性件131相互接合。

图4是图3的开关结构的作动示意图。请参考图1、图2与图4，当按键部121的外侧受到外力F，亦即使用者施加外力F于按键区时P时会通过第一传力件132使变形部131a变形。更详细而言，当使用者施加外力F于按键区时P时，按键部121会产生局部的变形，其中第一传力件132会朝向变形部131a移动，并与变形部131a相抵接。在变形部131a受力变形的情况下，设置于变形部131a的软性电路板136以及第一应变感应元件134亦会随之变形而呈现拉伸状态，因此第一应变感应元件134上的线路会变窄且变长，以致第一应变感应元件134会产生电阻值的变化，而通过第一应变感应元件134的电压信号也随之改变。

另一方面，机体110包括控制单元111与振动元件112，其中振动元件112、第一应变感应元件134以及第二应变感应元件135分别电性连接至控制单元111。当机体110侦测到前述电压信号的变化时，配设于机体110内的控制单元111可依据前述电压信号的变化而产生控制信号，其中此控制信号例如是电源切换信号、音量调整信号或画面卷动信号等等。在电子装置100的电子元件接收到此控制信号后，电子元件将被驱动以执行对应的功能。而控制单元111亦会依据前述电压信号的变化而产生另一控制信号，其中此控制信号例如是振动信号。在振动元件112接收到此振动信号后，振动元件112会被启动以令使用者感受到回馈的震感。

应注意的是，在未绘示的实施例中，外力F也可通过第二传力件133使变形部131a变形。具体而言，在变形部131a受到第二传力件133推抵变形的情况下，第二应变感应元件135也会随之变形并且产生电阻值的变化，其中第二应变感应元件135的作动原理、控制信号的产生以及机体110的相关电子元件的相应作动等可参照第一应变感应元件134的说明，于此不赘述。举例而言，倘若上述实施例的第一应变感应元件134的变形是作为开启电源、放大音量或向上卷动画面所用，则第二应变感应元件135的变形则是作为关闭电源、减低音量或向下卷动画面相较于第一应变感应元件134所用。

由此方式，壳体120的按键部121与开关结构130可构成虚拟按键以提供现有实体按键的功能。换言之，在壳体120并无需额外设置开孔以容置实体按键的情况下，可大幅简化制作工艺步骤、缩减组装时程、降低制造成本以及提高组装良率。由于电子装置100采用无缝按键设计保持，因此其壳体120与前述虚拟按键之间并不具有间隙，不仅可保持整体外观的完整性，还可避免灰尘或水气侵入电子装置100内部，以确保电子装置100的使用寿命及可靠度。

另一方面，为了提升使用者操作上的便利性，可在按键区P内形成辨识图案，此辨识图案可为惯用的代表符号例如箭头，或者是壳体120表面的结构变化例如突起或粗糙表面。据此，使用者能通过目视或触碰的方式轻易查觉按键部121的所在位置，以准确地按压于按键部121上而操作所欲执行的功能。具体而言，壳体120的按键部121的刚性小于壳体120的其他相邻部位的刚性，也就是说，当施加相同力量在壳体110的按键部121与壳体110的其他相邻部位时，壳体110的按键部121可产生较大的变形量，以确保外力F可通过第一传力件132或第二传力件133使变形部131a变形，并使得配置于其上的第一应变感应元件134或第二应变感应元件135变形后产生电阻值的变化。

由于使用者握持或拾取电子装置时所施加的外力，极可能造成壳体的轻微变形而意外触发第一应变感应元件134或第二应变感应元件135的按键功能，因此本实施例的第一传力件132以及第二传力件133个别与变形部131a之间保持间距D，如图3所示。具体而言，间距D可作为前述轻微变形的缓冲，以避免电子装置100误作动的情况发生。

图5是本发明另一实施例的开关结构的示意图。图6是图5的开关结构的作动示意图。请参考图5与图6，在本实施例中，开关结构130a的第一传力件132a与第二传力件133a可设置于弹性件131的变形部131a上，且例如是与弹性件131一体成型。并且，第一传力件132a与第二传力件133a个别与按键部121的内侧保持间距D1。因此，相较于图3的开关结构130而言，当使用者施加外力F于按压区P时，按键部121会产生局部的变形，并且推抵第一传力件132a或第二传力件133a(在此是以推抵第一传力件132a作举例说明)。此时，外力F可通过第一传力件132a或第二传力件133a使变形部131a变形。在变形部131a受力变形的情况下，设置于变形部131a的第一应变感应元件134a或第二应变感应元件135a也会随之变形而呈现拉伸状态，以致第一应变感应元件134a或第二应变感应元件135a会产生电阻值的变化。其中，第一应变感应元件134a或第二应变感应元件135a的作动原理、控制信号的产生以及机体110的电子相关元件的相应作动可参照上述实施例的说明，于此不赘述。

图7是本发明另一实施例的开关结构的示意图。图8是图7的开关结构的作动示意图。请参考图7与图8，在本实施例中，开关结构130b与图3的开关结构130的不同处在于：开关结构130b不具有设置于变形部131a的表面131a1上的软性电路板136，在此，第一应变感应元件134a或第二应变感应元件135a直接设置于弹性件131的变形部131a的表面131a1上，其中弹性件例如是具可挠性的塑胶材质所构成。另一方面，开关结构130b还包括导线137与138，其中导线137例如是电性连接于第一应变感应元件134a与图2所示的控制单元111以及振动单元112之间，而导线138例如是电性连接于第二应变感应元件135a与图2所示的控制单元111以及振动单元112之间。其中，第一应变感应元件134b或第二应变感应元件135b的作动原理、控制信号的产生以及机体110的电子相关元件的相应作动可参照上述实施例的说明，于此不赘述。

在本实施例中，虽然是以设置于壳体120上的第一传力件132与第二传力件133作为举例说明，但在其他未绘示的实施例中，开关结构130b亦可采用如图5中设置于弹性件131的变形部131a上的第一传力件132a与第二传力件133a，本发明对此不加以限制。

虽然上述实施例皆是以成对设置的第一传力件与第二传力件以及成对设置的第一应变感应元件与第二应变感应元件来做介绍。但在其他未绘示的实施例中，亦可视设计的实际需求，而选择性配置单一组相互对应的传力件与应变感应元件来执行电源切换、音量调整或画面卷动等功能。又或者是，因应多功能按键的整合设计，将对应设置的传力件与应变感应元件的数量调整为三组、四组或更多，以执行所需的按键功能。

另一方面，除了上述实施例所提及，通过保持间距于传力件与变形部之间或传力件与按键部之间以避免电子装置误作动的方式之外，亦可通过设定应变感应元件的临界值(例如是应变感应元件的形变量)来达到避免电子装置误作动的技术功效。具体而言，虽然使用者握持或拾取电子装置时所施加的外力，可能让应变感应元件变形而产生电阻值的变化，并使得通过应变感应元件的电压信号随之改变。但是当应变感应元件的形变量并未超过设定的临界值时，此电压信号的变化并无法令控制单元产生控制信号。也就是说，通过前述的设定方式，即便是在传力件同时抵接变形部与按键部而未保持间距于其间的情况下，仍可有效避免电子装置误作动的情事发生。

综上所述，本发明通过在壳体的按键部的内侧制作应变式的开关结构，以让使用者通过按压壳体的按键部来实现按键的功能。换言之，本发明无需在电子装置的壳体额外设置开孔以容置实体按键或于壳体上额外设置其他独立的感应元件，便可实现按键功能，因此可大幅简化制作工艺步骤、缩减组装时程、降低制造成本以及提高组装良率。另一方面，由于本发明的电子装置采用无缝按键设计，因此其壳体与实现按键功能的区域之间并不具有间隙，不仅可保持整体外观的完整性，还可避免灰尘或水气侵入电子装置内部，确保电子装置的使用寿命及可靠度。而为了提升使用者操作上的便利性，可在按键区内形成辨识图案，以供使用者能通过目视或触碰的方式来察觉按键部的所在位置。此外，通过于保持间距于传力件与变形部之间或传力件与按键部之间，或者是设定应变感应元件的临界值例如是应变感应元件的形变量等方式，可有效避免电子装置误作动的事情发生。

虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (11)

1.一种开关结构，适用于电子装置，该电子装置具有壳体，且该开关结构位于该壳体的按键部的内侧，其特征在于，该开关结构包括：

弹性件，连接该壳体；

传力件，设置于该壳体内侧，其中该传力件位于该壳体与该弹性件之间，且该传力件与该弹性件之间具有可变的间距；以及

应变感应元件，设置于该弹性件，且该应变感应元件与该传力件分别位于该弹性件的相对两侧，该应变感应元件贴附于该弹性件背向于该传力件的一侧，其中当该按键部的外侧受到外力时会通过该传力件使该弹性件变形。

2.如权利要求1所述的开关结构，其特征在于，该弹性件包括：

变形部，与该壳体保持间隙，该应变感应元件设置于该变形部的表面；以及

连接部，连接该变形部与该壳体。

3.如权利要求2所述的开关结构，其特征在于，该弹性件的该变形部呈平坦状，且平行于该按键部。

4.如权利要求2所述的开关结构，其特征在于，该传力件设置于该弹性件，且该传力件突出于该变形部。

5.如权利要求4所述的开关结构，其特征在于，该传力件与该弹性件为一体成型。

6.如权利要求2所述的开关结构，其特征在于，还包括软性电路板，该应变感应元件电性连接至该软性电路板，并且通过该软性电路板配置于该变形部的该表面。

7.如权利要求2所述的开关结构，其特征在于，该应变感应元件与该传力件的数量分别为两个，该两应变感应元件设置于该弹性件，该两传力件设置于该间隙内，而该按键部的外侧具有按键区。

8.如权利要求1所述的开关结构，其中该传力件设置于该壳体上，且该传力件突出于该按键部的内侧。

9.如权利要求8所述的开关结构，其特征在于，该传力件与该壳体为一体成型。

10.一种电子装置，其特征在于，包括：

机体；

壳体，包覆该机体，且该壳体具有按键部；以及

如权利要求1所述的开关结构。

11.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，该机体包括控制单元与振动元件，该振动元件与该应变感应元件分别电性连接至该控制单元，该控制单元依据该应变感应元件的电压信号启动该振动元件。