CN111401089A - 具电感式触控开关的nfc电子装置及其结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具电感式触控开关的NFC电子装置及其结构，其包含一软板、一导体开关件及一支撑体。软板包含一电感线圈及一NFC线圈，电感线圈位于软板的表面上，NFC线圈位于软板的表面上且环绕于电感线圈的外围。导体开关件位于软板的一侧且与电感线圈相对，支撑体支撑导体开关件，其中，导体开关件受压后朝向电感线圈变形，以改变导体开关件与电感线圈间的一距离。因此，可有效缩小体积，并通过感应导体开关件与电感线圈间的距离变化，而能作为开关触发功能。

Description

具电感式触控开关的NFC电子装置及其结构

技术领域

本发明涉及一种电子装置及其结构，且尤其是有关一种将NFC线圈与电感线圈设置于同一软板的具电感式触控开关的NFC电子装置。

背景技术

科技的进步，带动了电子装置的盛行，尤其是手持式电子装置，更是被广泛地应用于各行各业中。而于目前电子装置的开关结构中，多采用金属簧片(metal dome)式实体开关或电容式触控开关来启动电子装置。

现有的金属簧片式实体开关包含金属簧片及导电线路，使用者按压金属簧片时，会使金属簧片的中心点变形，此时金属簧片接触导电线路形成回路，而能启动电子装置。当金属簧片随使用次数增加而老化后，容易产生弹性疲乏而无法回弹的状况，故金属簧片式实体开关会具有使用周期上的问题。再者，在设置金属簧片式实体开关时，电子装置的机体表面需设置切口以让金属簧片外露，若该电子装置应用于医疗或其他化学厂时，物质容易残留于切口，而产生污染的疑虑。

对于电容式触控开关而言，其是感应使用者的手指而达到开关效果。由于人体为导体，故其接触到触控开关时，人体的电容会耦合于触控开关的静态电容，导致触控开关的电容值变大，而此电容值可被进行后续的信号处理，借此产生开关效果。因此，若使用者载上手套，将会阻止人体电容与触控开关电容的耦合，故电容式触控开关的最大的问题是无法在使用手套的工作环境下正常运行。由此可知，不论是何者开关结构，均有其缺点与待改善处。

此外，为了提升使用上的方便性，电子装置的功能亦需增加，故在电子装置上设置NFC(Near Field Communication)以进行支付或是信息读取，亦是科技发展的趋势所在，然而，如何在有限的空间中整合多个硬件，是电子装置发展上的一大挑战。

有鉴于此，如何在考量硬件整合的议题上，有效改善上述开关结构的问题，遂成相关业者努力的目标。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种具电感式触控开关的NFC电子装置及其结构，能在兼顾电子装置体积的同时，增加开关结构的可靠度。

依据本发明的一实施方式提供一种具电感式触控开关的NFC结构，其包含一软板、一导体开关件及一支撑体。软板包含一电感线圈及一NFC线圈，电感线圈位于软板的一表面上，NFC线圈位于软板的表面上且环绕于电感线圈的外围。导体开关件位于软板的一侧且与电感线圈相对，支撑体支撑导体开关件，其中，导体开关件受压后朝向电感线圈变形，以改变导体开关件与电感线圈间的一距离。

因此，通过让同一软板包含电感线圈及NFC线圈，可有效缩小体积；而通过导体开关件与电感线圈间的距离变化，可改变电感线圈的电感值，电感值可被进一步处理，而能作为开关触发功能。

依据前述的具电感式触控开关的NFC结构的多个实施例，其中，支撑体包含一外壳及一内嵌槽，外壳包含一容置空间供容设软板，内嵌槽设置于外壳的一内壁且供导体开关件设置。

依据前述的具电感式触控开关的NFC结构的多个实施例，还包含一绝缘板件，其容设于容置空间且位于软板的另一侧。

依据前述的具电感式触控开关的NFC结构的多个实施例，还包含一铁氧体片，其容设于容置空间且位于软板与绝缘板件之间。

依据前述的具电感式触控开关的NFC结构的多个实施例，还包含一垫片，其位于绝缘板件远离铁氧体片的一侧。

依据前述的具电感式触控开关的NFC结构的多个实施例，其中，导体开关件与电感线圈满足Lc≤(0.1)Ld的关系，其中，Lc为导体开关件与电感线圈间的距离，Ld为电感线圈的一短轴长度。

依据本发明的另一实施方式提供一种具电感式触控开关的NFC电子装置，其包含一具电感式触控开关的NFC结构及一处理单元。具电感式触控开关的NFC结构包含一软板、一导体开关件及一支撑体，软板包含一电感线圈及一NFC线圈，电感线圈位于软板的表面上，NFC线圈位于软板的表面上且环绕于电感线圈的外围。导体开关件位于软板的一侧且与电感线圈相对，支撑体支撑导体开关件，处理单元电性连接NFC线圈。其中，导体开关件受压后朝向电感线圈变形，以改变导体开关件与电感线圈间的一距离，使处理单元被触发。

依据前述的具电感式触控开关的NFC电子装置的多个实施例，其中，支撑体包含一外壳及一内嵌槽，外壳包含一容置空间供容设软板，内嵌槽设置于外壳的一内壁且供导体开关件设置。

依据前述的具电感式触控开关的NFC电子装置的多个实施例，还包含一绝缘板件、一铁氧体片及一垫片，绝缘板件容设于容置空间且位于软板的另一侧，铁氧体片容设于容置空间且位于软板与绝缘板件之间，垫片位于绝缘板件远离铁氧体片的一侧。

依据前述的具电感式触控开关的NFC电子装置的多个实施例，其中，导体开关件与电感线圈满足Lc≤(0.1)Ld的关系，其中，Lc为导体开关件与电感线圈间的距离，Ld为电感线圈的一短轴长度。

附图说明

图1示出依照本发明一实施例的一种具电感式触控开关的NFC电子装置的立体示意图；

图2示出图1实施例的具电感式触控开关的NFC电子装置沿割面线2-2的剖视示意图；

图3示出图1实施例的具电感式触控开关的NFC电子装置的软板的俯视示意图；

图4示出图1实施例的具电感式触控开关的NFC电子装置的导体开关件受压的剖视示意图；以及

图5示出图4实施例的具电感式触控开关的NFC电子装置的受压压力、变形量与电感值的关系图。

附图标记说明：

10…具电感式触控开关的NFC电子装置 100…具电感式触控开关的NFC结构

110…软板 140…铁氧体片

111…电感线圈 150…绝缘板件

112…NFC线圈 160…垫片

113…表面 200…处理单元

120…导体开关件 Lc、Ld…距离

130…支撑体 S1…容置空间

131…外壳 T1…电感阈值

132…内嵌槽

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，阅读者应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出；并且重复的元件将可能使用相同的编号或类似的编号表示。

此外，本文中当某一元件(或机构或模块等)“连接”、“设置”或“耦合”于另一元件，可指所述元件是直接连接、直接设置或直接耦合于另一元件，亦可指某一元件是间接连接、间接设置或间接耦合于另一元件，意即，有其他元件介于所述元件及另一元件之间。而当有明示某一元件是“直接连接”、“直接设置”或“直接耦合”于另一元件时，才表示没有其他元件介于所述元件及另一元件之间。而第一、第二、第三等用语只是用来描述不同元件或成分，而对元件/成分本身并无限制，因此，第一元件/成分亦可改称为第二元件/成分。且本文中的元件/成分/机构/模块的组合非此领域中的一般周知、常规或现有的组合，不能以元件/成分/机构/模块本身是否为现有，来判定其组合关系是否容易被技术领域中的通常知识者轻易完成。

请参阅图1、图2及图3，其中图1示出依照本发明一实施例的一种具电感式触控开关的NFC电子装置10的立体示意图，图2示出图1实施例的具电感式触控开关的NFC电子装置10沿割面线2-2的剖视示意图，图3示出图1实施例的具电感式触控开关的NFC电子装置10的软板110的俯视示意图。具电感式触控开关的NFC电子装置10包含一具电感式触控开关的NFC结构100及一处理单元200。

具电感式触控开关的NFC结构100包含一软板110、一导体开关件120及一支撑体130，软板110包含一电感线圈111及一NFC线圈112，电感线圈111位于软板110的一表面113上，NFC线圈112位于软板110的表面113上且环绕于电感线圈111的外围。导体开关件120位于软板110的一侧且与电感线圈111相对，支撑体130支撑导体开关件120，处理单元200电性连接NFC线圈112。其中，导体开关件120受压后朝向电感线圈111变形，以改变导体开关件120与电感线圈111间的一距离，使处理单元200被触发。

因此，通过让同一软板110包含电感线圈111及NFC线圈112，可有效缩小体积；而通过导体开关件120与电感线圈111间的距离变化，可改变电感线圈111的电感值，电感值可被进一步处理，而能用来触发处理单元200。后面将更仔细地描述具电感式触控开关的NFC电子装置10的细节。

软板110具有柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)结构，如图3所示，NFC线圈112可设置于表面113上，其以螺旋方式排列成中空矩形状，并可贴近软板110的边缘，而具有良好的感应效果。由于NFC线圈112呈中空矩形状，故电感线圈111可位于NFC线圈112的中间部位，且在图3中，电感线圈111以螺旋方式排列成楕圆状，但在其他实施例中，电感线圈111亦可为其他形状，但需小于NFC线圈112且不与NFC线圈112干涉。

支撑体130包含一外壳131及一内嵌槽132，外壳131包含一容置空间S1供容设软板110，内嵌槽132设置于外壳131的一内壁(未标示)且供导体开关件120设置。具体而言，外壳131为绝缘材质制成，而具有保护软板110及不阻挡NFC线圈112发出或接收信号的效果，内嵌槽132则是凹设于外壳131的内壁上。当导体开关件120设置于内嵌槽132内时，其可与电感线圈111相对，且通过外壳131的支撑功能可支撑导体开关件120，使其与电感线圈111保持一距离。

电感线圈111通电后可产生磁场，当有任何导电物质接近时，磁场会于导电物质内部产生涡流效应，而产生新磁场来影响原有磁场，进而改变电感线圈111与一外接电容(图中未示，与电感线圈111合称LC网络)的电感值及阻抗，而随着导电物质与电感线圈111的距离不同，电感值及阻抗也会不同。因此，图1至图3实施例中的导体开关件120可是由导电材料制成，且亦可以是高导电的非磁性金属。此外，导体开关件120可具有薄板结构，而能在受压后产生轻微变形，以改变其与电感线圈111的距离。在此要特别说明的是，于本发明中，电感线圈的频率需高于NFC线圈的频率(例如13.4MHz)，以避免误触发。

进一步地，导体开关件120与电感线圈111可满足Lc≤(0.1)Ld的关系，其中，Lc为导体开关件120与电感线圈111间的距离，Ld为电感线圈111的一短轴长度。当满足此条件时，电感线圈111可受导体开关件120的磁场影响，且保有对距离变化的感应灵敏度。

请参阅图4，其中图4示出图1实施例的具电感式触控开关的NFC电子装置10的一导体开关件120受压的剖视示意图。如图4所示，当使用者要触发处理单元200进行作业时，可按压外壳131，其会带动导体开关件120变形，使导体开关件120与电感线圈111的距离改变，进而改变电感值。

请参阅图5，其中图5示出图4实施例的具电感式触控开关的NFC电子装置10的一受压压力、一变形量与一电感值的关系图。如图所示，当导体开关件120的受压压力愈大，其变形量愈大，而电感线圈111对应的电感值会变小。因此，可设定一电感阈值T1，当使用者按压外壳131使导体开关件120变形，电感线圈111对应的电感值会小于电感阈值T1，即触发处理单元200作动。而当使用者的手移开，导体开关件120的受压压力被移除，导体开关件120即复位，而能再次被操作触发。

具电感式触控开关的NFC电子装置10可作为扫码机使用，是以，其可还包含一红外线扫码单元(未示出)，红外线扫码单元信号连接处理单元200，当处理单元200被触发后，即可使红外线扫码单元作动，进而进行扫码作业，而NFC则是在总电源开启后即保持为常开模式。换句话说，使用者可通过按压外壳131使导体开关件120变形的方式，来触发红外线扫码单元，以读取条码，然本发明不限于此，具电感式触控开关的NFC电子装置亦可以作为其他应用。在另一实施例中，NFC可为常闭模式，按压导体开关件触发处理单元可使NFC线圈发射辐射，进而进行后续作业。

请再参阅图2，具电感式触控开关的NFC结构100可还包含一绝缘板件150、一铁氧体片140及一垫片160，绝缘板件150容设于容置空间S1且位于软板110的另一侧，铁氧体片140容设于容置空间S1且位于软板110与绝缘板件150之间，垫片160位于绝缘板件150远离铁氧体片140的一侧。仔细而言，软板110、铁氧体片140、绝缘板件150及垫片160是按序排列于容置空间S1，铁氧体片140可有助于NFC线圈112正常发射辐射；绝缘板件150具有一定硬度而能起支撑作用，能避免外壳131受压时导致软板110变形而无法正确感应距离变化，垫片160则有助于消除组装公差。在其他实施例中，亦可以是绝缘板件与铁氧体片的顺序互换，然本发明不限于此。

基于上述实施例可知，本发明具有下列优点。

1.电感式触控开关可不需于外壳上设置切口或外凹槽，具有设置位置灵活及无须担心物质残留的优点。

2.电感式触控开关不需通过按压金属簧片改变电性状态，而可以有效解决使用周期的问题。

3.由于电感式触控开关系感测外壳微量的形变来进行触发，在有手套的使用环境仍可运行正常，而能被广泛应用于各种工作环境。

4.通过将NFC线圈与电感线圈结合于同一软板，共用同一连接器，可大大节省了机体叠构的厚度与所需空间，同时也节省了PCB板上零件所需的面积。

5.本发明的NFC线圈是设置于软板表面的外围，而电感线圈设置于NFC线圈的内部，在此配置下，电感线圈对应的导体开关件不会对NFC线圈的读取或发射产生屏蔽，同时NFC线圈的范围较大，而具有良好的读取或发射效果。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种具电感式触控开关的NFC结构，其特征在于，包含：

一软板，包含：

一电感线圈，位于该软板的一表面上；及

一NFC线圈，位于该软板的该表面上且环绕于该电感线圈的外围；

一导体开关件，位于该软板的一侧且与该电感线圈相对；以及

一支撑体，支撑该导体开关件；

其中，该导体开关件受压后朝向该电感线圈变形，以改变该导体开关件与该电感线圈间的一距离。

2.如权利要求1所述的具电感式触控开关的NFC结构，其特征在于，该支撑体包含：

一外壳，包含一容置空间供容设该软板；及

一内嵌槽，设置于该外壳的一内壁且供该导体开关件设置。

3.如权利要求2所述的具电感式触控开关的NFC结构，其特征在于，还包含：

一绝缘板件，容设于该容置空间且位于该软板的另一侧。

4.如权利要求3所述的具电感式触控开关的NFC结构，其特征在于，还包含：

一铁氧体片，容设于该容置空间且位于该软板与该绝缘板件之间。

5.如权利要求4所述的具电感式触控开关的NFC结构，其特征在于，还包含：

一垫片，位于该绝缘板件远离该铁氧体片的一侧。

6.如权利要求1所述的具电感式触控开关的NFC结构，其特征在于，该导体开关件与该电感线圈满足Lc≤(0.1)Ld的关系，其中，Lc为该导体开关件与该电感线圈间的该距离，Ld为该电感线圈的一短轴长度。

7.一种具电感式触控开关的NFC电子装置，其特征在于，包含：

一具电感式触控开关的NFC结构，包含：

一软板，包含：

一电感线圈，位于该软板的一表面上；及

一NFC线圈，位于该软板的该表面上且环绕于该电感线圈的外围；

一导体开关件，位于该软板的一侧且与该电感线圈相对；及

一支撑体，支撑该导体开关件；以及

一处理单元，电性连接该NFC线圈；

其中，该导体开关件受压后朝向该电感线圈变形，改变该导体开关件与该电感线圈间的一距离，使该处理单元被触发。

8.如权利要求7所述的具电感式触控开关的NFC电子装置，其特征在于，该支撑体包含：

一外壳，包含一容置空间供容设该软板；及

一内嵌槽，设置于该外壳的一内壁且供该导体开关件设置。

9.如权利要求8所述的具电感式触控开关的NFC电子装置，其特征在于，还包含：

一绝缘板件，容设于该容置空间且位于该软板的另一侧；

一铁氧体片，容设于该容置空间且位于该软板与该绝缘板件之间；以及

一垫片，位于该绝缘板件远离该铁氧体片的一侧。

10.如权利要求7所述的具电感式触控开关的NFC电子装置，其特征在于，该导体开关件与该电感线圈满足Lc≤(0.1)Ld的关系，其中，Lc为该导体开关件与该电感线圈间的该距离，Ld为该电感线圈的一短轴长度。

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