CN204242109U - 键输入装置以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种键输入装置以及电子设备。在键输入装置中规定键顶(1)的内面设置有线圈天线(10)。在保持键开关的基板(50)上，安装有与线圈天线进行磁场耦合的供电线圈(20)以及RFIC(40)。通过使具备NFC的装置接近至键顶(1)的附近，能够进行NFC通信。或者通过使RFID的标签接近，能够对其进行读取。由此，构成一种无需将天线设置于框体的外部，并且不易受到组装对象电子设备的框体的影响的键输入装置以及电子设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及包含用于RFID系统或NFC(近距离无线通信系统)等的天线的键输入装置以及具备该键输入装置的电子设备。
背景技术
在NFC用的天线中，一般使用适于HF带的线圈天线。专利文献1中示出了将这种线圈天线设置在电子设备的框体内的结构。此外，专利文献2中示出了将带USB连接器的天线装置安装于笔记本PC的USB端子来使用的外置型RFID通信装置。而且，专利文献3中示出了粘贴于笔记本PC的金属框体来进行通信的标签。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010-102531号公报
专利文献2：JP特开2006-85288号公报
专利文献3：国际公开第2007/000807号刊物
实用新型内容
在专利文献1所示的信息处理装置中，在笔记本PC的触摸板和在该触摸板的下部具备的底板金属部之间配置有NFC天线模块。通过将IC卡保持在触摸板的附近，从而NFC天线模块与该IC卡进行近距离无线通信。
但是，若触摸板例如是静电容量方式的，则会组装有许多的电容器图案等的金属图案，由于这会妨碍NFC用线圈天线的磁场的形成，因此存在难以获得良好的天线特性这一问题。此外，近几年有重视强度和设计性而多用金属框体的趋势。因此，在不受到电磁屏蔽作用那样的位置配置线圈天线已变得非常困难。
在专利文献2所示的外置型RFID通信装置中，由于相对于笔记本PC 而言成为突起状的附加物，因此若对该部分施加落下等冲击，则容易损坏。
在专利文献3所示的标签中，由于标签(天线)从金属框体突出，因此可操作性受到妨碍，且容易剥落。
本实用新型的目的在于，无需将天线设置于框体的外部，并且不易受到组装对象电子设备的框体的影响。
解决课题的手段
本实用新型是能够将键输入装置用作例如RFID用的天线或NFC用的天线的装置。
(1)本实用新型的键输入装置具备多个由键操作部和对该键操作部(键顶)的位移进行检测的开关部构成的键开关，所述键输入装置的特征在于，在多个键开关的键操作部中至少一个具备直接或间接连接RFIC的线圈天线。
根据上述结构，键输入装置未被金属框体覆盖，因此能够消除金属框体所引起的涡电流的问题。
(2)优选为，线圈天线的卷绕轴相对于键操作部的操作面为垂直方向。由此，能够将键操作部或键输入装置的操作面作为通信面来利用。
(3)优选为，在设置对键操作部的操作(位移)进行检测的开关部的基板，配置了RFIC以及、与RFIC相连接且与线圈天线进行磁场耦合的供电线圈。根据该结构，不需要用于安装RFIC的特别基板。
(4)优选为，在具备与RFIC相连接且与线圈天线进行磁场耦合的供电线圈的情况下，在设置对键操作部的操作(位移)进行检测的开关部的基板，配置了供电线圈。根据该结构，不需要用于安装供电线圈的特别基板。
(5)优选为，键操作部包含多个文字键，具备线圈天线的键操作部是与文字键相比尺寸更大的键操作部。由此，能够增大线圈天线的线圈直径，获得高增益。
(6)优选为，在多个键操作部中第1键操作部以及第2键操作部分别具备线圈天线，第1键操作部以及第2键操作部串联连接或并联连接。由此，能够增大线圈天线的实质性的线圈直径，获得高增益。
(7)优选为，在上述(6)中，将第1键操作部的线圈天线和第2键 操作部的线圈天线卷绕并连接为各线圈天线所产生的磁场成为同相。由此，能够将键输入装置的操作面的比较宽的范围作为通信面来利用。
(8)本实用新型的电子设备具备显示部以及键输入部(在金属框体内)，该键输入部由上述(1)～(7)中任一项所述的键输入装置构成。
实用新型效果
根据本实用新型，由线圈天线以及RFIC等构成的通信电路能够使键输入装置作为RFID系统或NFC用的读取装置来利用。即，能够在使RFID用的介质或进行NFC通信的通信对方接近了键输入装置的状态下进行通信。
键输入装置由于没有被金属框体覆盖，因此能够消除金属框体所引起的涡电流的问题。此外，由于无需将天线设置于框体的外部，因此不会发生冲击等所造成的损伤、可操作性的下降等问题。
附图说明
图1(A)足作为第1实施方式所涉及的电子设备的一例的笔记本PC201的外观立体图，图1(B)是其键输入装置的部分立体图。
图2(A)是SPACE键与其左右的其他键的键顶的俯视图。图2(B)是这些键开关的剖面图。
图3是由线圈天线10、供电线圈20以及RFIC40等构成的通信电路的分解立体图。
图4(A)是通信电路的等效电路图。图4(B)是匹配电路的结构不同的又一通信电路的等效电路图。
图5(A)是作为第2实施方式所涉及的电子设备的一例的笔记本PC的外观立体图，图5(B)是其键输入装置的部分立体图。
图6(A)是作为第3实施方式所涉及的电子设备的一例的笔记本PC的外观立体图，图6(B)是其键输入装置的部分立体图。
图7是相邻的2个键开关的剖面图。
图8是具备图7所示的2个线圈天线的通信电路的等效电路图。
图9是在第4实施方式所涉及的电子设备中设置的、相邻的2个键开关的剖面图。
图10(A)是具备图9所示的2个线圈天线的通信电路的等效电路图。图10(B)是具备图9所示的2个线圈天线的通信电路的又一等效电路图。
图11(A)是作为第5实施方式所涉及的电子设备的一例的笔记本PC的外观立体图，图11(B)是其键输入装置的部分立体图。
图12是通过2个键开关的面上的剖面图。
图13(A)是表示在第6实施方式所涉及的电子设备的键顶的内部设置的线圈天线的结构的立体图。图13(B)是图13(A)中的线圈天线10的V-V部分的剖面图。
图14是第7实施方式所涉及的电子设备的键输入装置的1个键开关部分的剖面图。
具体实施方式
《第1实施方式》
图1(A)是作为第1实施方式所涉及的电子设备的一例的笔记本PC201的外观立体图，图1(B)是其键输入装置的部分立体图。该笔记本PC201具备键输入装置101、触摸板120、显示装置110等。键输入装置101配置为其操作面在笔记本PC201的框体210的开口部露出。
如图1(B)所示，在键输入装置中一个键顶(key-top)1的内部设置有线圈天线10。键顶1相当于本实用新型所涉及的“键操作部”。在该例中，为与普通的文字键相比尺寸更大的SPACE键的键顶。
图2(A)是上述SPACE键与其左右的其他键的键顶的俯视图。图2(B)是这些键开关的剖面图。SPACE键由键顶1、使键顶1上下活动的机构部、以及对键顶1的位移进行检测的开关部2构成。关于其他的键开关，也同样地由键顶、机构部以及开关部构成。这些键开关保持于基板50等。
在键顶1的内面安装有线圈天线10。在基板50上的由键顶1遮隐的位置安装有供电线圈20以及RFIC40。
图3是由上述线圈天线10、供电线圈20以及RFIC40等构成的通信电路的分解立体图。线圈天线10由基材膜11和在其两面形成的线圈导体12、13构成。在基材膜11形成有矩形开口AP，围绕该开口AP的周围地 形成有线圈导体12、13。线圈导体12、13是分别被图案化成矩形螺旋状的导体，被图案化成在俯视时在电流向同方向流动的状态下进行电容耦合。即，对二个线圈导体进行图案化，使得在从相同方向的俯视时，在一个线圈导体中电流顺时针流动时，在另一个线圈导体中电流也顺时针流动。
如图2(A)所示，上述线圈天线10经由粘接剂而粘贴在键顶1的内面。由于在基材膜11形成有开口AP，因此不会对键顶1的安装机构造成影响。
供电线圈20由铁氧体磁芯21和卷绕于该铁氧体磁芯21的线圈导体22构成。该供电线圈20配置于穿过线圈导体22的线圈轴的磁通与线圈天线10的线圈导体12、13交链的位置。
在RFIC40与供电线圈20之间，配置有相对于线圈导体22而言并联连接的片形电容器30。
图4(A)是上述通信电路的等效电路图。图4(A)所示的线圈天线10由电感器La1、La2以及电容器Ca1、Ca2构成。电感器La1、La2相当于图3所示的线圈导体12、13，电容器Ca1、Ca2相当于在线圈导体12、13之间产生的电容。电感器Lf相当于供电线圈20，电容器Cf相当于片形电容器30，供电电路FC相当于RFIC40。
电容器Cf与电感器Lf一起构成共振电路，作为共振频率的调整用以及阻抗匹配用的元件来发挥作用。
图4(B)是上述匹配电路的结构不同的又一通信电路的等效电路图。也可以在电感器Lf与供电电路FC之间，设置电阻R1、R2、电感器Lp1、Lp2、基于电容器Cp1、Cp2的低通滤波器，而且在该低通滤波器与电感器Lf之间设置匹配用的电容器Cm1、Cm2。
这样，通过将线圈天线以及包含其的通信电路设置为键输入装置的一部分，从而通过使具备NFC的装置接近至图1(A)所示的SPACE键的附近，能够进行NFC通信。此外，通过使RFID的标签接近，能够对其进行读取。此时，键输入装置101未由金属制的框体210覆盖，因此不会受到该金属框体的影响。此外，由于无需将天线设置于笔记本PC的框体的外部，因此也不会发生冲击等所造成的损伤、可操作性的下降。
另外，也可以在线圈天线10的背面粘贴铁氧体片等的磁性体片。由此，与存在于线圈天线10的下部或下部附近的金属构件的耦合受到抑制，因而能够避免涡电流所引起的问题。但是，为了确保与供电线圈20的磁场耦合，可以设为供电线圈20的附近不由磁性体片覆盖。或者可以减薄磁性体片的厚度、或使用透磁率比较小的磁性体片。
《第2实施方式》
图5(A)是作为第2实施方式所涉及的电子设备的一例的笔记本PC的外观立体图，图5(B)是其键输入装置的部分立体图。在第1实施方式中在SPACE键的键顶设置了线圈天线，但在第2实施方式中，也可以将线圈天线10设置于Enter键或Return键的键顶1的内面。
通过像这样在与文字键相比尺寸更大的键顶设置线圈天线，能够增大线圈天线的线圈直径，获得高增益。
《第3实施方式》
图6(A)是作为第3实施方式所涉及的电子设备的一例的笔记本PC的外观立体图，图6(B)是其键输入装置的部分立体图。在第1/第2实施方式中在1个键顶设置了线圈天线，但在第3实施方式中，在2个键顶的内面设置线圈天线。如图6(B)所示，在键顶1A、1B的内面设置了线圈天线10A、10B。
图7是相邻的2个键开关的剖面图。线圈天线10A、10B的每一个都由基材膜和在其两面形成的规定匝数的线圈导体构成。在基板50的上表面设置有弹簧销51A、51B、51C、51D。线圈天线10A的线圈导体的两端经由弹簧销51A、51B与基板50上的导体图案连接。同样地，线圈天线10B的线圈导体的两端经由弹簧销51C、51D与基板50上的导体图案连接。
图8是具备图7所示的2个线圈天线的通信电路的等效电路图。线圈天线10A、10B构成串联电路，在该串联电路连接有电容器Ca以及供电电路FC。
将2个线圈天线10A、10B卷绕并连接为各线圈天线所产生的磁场成为反相。图7中的磁通φ表示了2个线圈天线10A、10B所产生的磁场为反相。由此，由穿过2个线圈天线10A、10B的磁通构成闭环，通过使通信对方的装置接近该闭环(闭磁路)，从而产生强磁场耦合。
《第4实施方式》
图9是设置在第4实施方式所涉及的电子设备的、相邻的2个键开关的剖面图。线圈天线10A、10B的每一个都由基材膜和在其两面形成的规定匝数的线圈导体构成。在基板50的上表面设置有弹簧销51A、51B、51C、51D。线圈天线10A的线圈导体的两端经由弹簧销51A、51B与基板50上的导体图案连接。同样地，线圈天线10B的线圈导体的两端经由弹簧销51C、51D与基板50上的导体图案连接。
图10(A)是具备图9所示的2个线圈天线的通信电路的等效电路图。线圈天线10A、10B构成串联电路，在该串联电路连接有电容器Ca以及供电电路FC。
将2个线圈天线10A、10B卷绕并连接为各线圈天线所产生的磁场成为同相。图9中的磁通φ表示了2个线圈天线10A、10B所产生的磁场为同相。由此，穿过2个线圈天线10A、10B的磁通相对于键输入装置的操作面而言沿垂直方向进出从而磁场扩展到宽范围。因此，能在面方向的宽范围进行通信。
图10(B)是具备图9所示的2个线圈天线的通信电路的又一等效电路图。在该例中，RFIC40具备2个输入输出端口，分别与2个线圈天线10A、10B的一端连接，并将2个线圈天线10A、10B的连接点接地。根据该结构，能够作为将2个线圈天线单独利用的通信电路来使用。
另外，2个线圈天线不仅可以串联连接来使用，也可以并联连接来使用。此外，也可以将3个以上的线圈天线串联连接或并联连接来使用。
《第5实施方式》
图11(A)是作为第5实施方式所涉及的电子设备的一例的笔记本PC的外观立体图，图11(B)是其键输入装置的部分立体图。在第3/第4实施方式中在相邻的2个键顶设置了线圈天线，但在第5实施方式中，在隔开的2个键顶的内面设置线圈天线。如图11(B)所示，在键顶1A、1B的内面设置了线圈天线10A、10B。
图12是通过上述2个键开关的面上的剖面图。线圈天线10A、10B的每一个都由基材膜和在其两面形成的规定匝数的线圈导体构成。线圈天线10A的线圈导体的两端经由弹簧销51A、51B与基板50上的导体图案 连接。同样地，线圈天线10B的线圈导体的两端经由弹簧销51C、51D与基板50上的导体图案连接。
将2个线圈天线10A、10B卷绕并连接为各线圈天线所产生的磁场成为反相。图12中的磁通φ表示了2个线圈天线10A、10B所产生的磁场为反相。
根据该结构，能够通过穿过2个线圈天线10A、10B的磁通，构成比较大的闭环，将应使通信对方的装置接近的面方向的范围设定得较大。
《第6实施方式》
图13(A)是表示在第6实施方式所涉及的电子设备的键顶的内部设置的线圈天线的结构的立体图。图13(B)是图13(A)中的线圈天线10的V-V部分的剖面图。线圈天线10具备基材膜14以及铁氧体片16。在基材膜14形成有狭缝SL，并在该狭缝SL的周围形成有螺旋状的线圈导体15。线圈导体15的始端和终端直接或经由电容连接。线圈导体15的电感分量以及电容分量被确定成在使用频带发生谐振。
在基材膜14的狭缝SL插入有铁氧体片16。即铁氧体片16的一半位于基材膜14的上表面，剩余的一半位于基材膜14的下表面。铁氧体片16作为在基材膜14形成的线圈导体的磁性体芯或作为磁路控制片而发挥作用，因此如图13(B)所示，磁通φ从基于线圈导体15的线圈轴进行倾斜。通过该作用，能够使指向方向从相对于键输入装置的操作面的垂直方向进行倾斜。
另外，也可以使用供电线圈，使得与该供电线圈进行磁场耦合。在该情况下，供电线圈只要配置于在俯视时与铁氧体片16不重叠的位置即可。或者也可以隔着铁氧体片16进行磁场耦合。
《第7实施方式》
图14是第7实施方式所涉及的电子设备的键输入装置的1个键开关部分的剖面图。在该例中，在键顶1内一体成型有线圈导体12、13。由这些线圈导体12、13构成了线圈天线。在键顶1的内面粘贴有铁氧体片16。在基板50上安装有供电线圈20以及RFIC40。供电线圈20与线圈导体12、13所构成的线圈天线进行磁场耦合。其他结构与第1实施方式相同。
在不使用供电线圈20而将供电电路与线圈天线直接连接的情况下， 只要与图7等所示的结构同样地经由弹簧销电连接即可。
这样，通过将线圈天线与键顶一体化，可以削减部品件数以及组装作业工时。
另外，在以上所示的示例中示出了具备螺旋状线圈导体的示例，但线圈导体也可以根据需要为1匝的环状。此外，线圈导体也可以形成为单层。
另外，在以上所示的各实施方式中，以笔记本PC来举例示出了电子设备的特别是键输入部的结构，但例如也能够同样适用于进行USB连接的键盘等单体的键输入装置。
符号说明
AP 开口
FC 供电电路
SL 狭缝
1、1A、1B 键顶
2 开关部
10、10A、10B 线圈天线
11 基材膜
12、13 线圈导体
14 基材膜
15 线圈导体
16 铁氧体片
20 供电线圈
21 铁氧体磁芯
22 线圈导体
30 片形电容器
40 RFIC
50 基板
51A、51B、51C、51D 弹簧销
101 键输入装置
110 显示装置
120 触摸板
210 框体
Claims (8)
1.一种键输入装置，具备多个由键操作部和对该键操作部的位移进行检测的开关部构成的键开关，
所述键输入装置的特征在于，
在所述多个键开关的键操作部中至少一个具备直接或间接连接RFIC的线圈天线。
2.根据权利要求1所述的键输入装置，其中，
所述线圈天线的卷绕轴相对于所述键操作部的操作面为垂直方向。
3.根据权利要求1或2所述的键输入装置，其中，
在设置对所述键操作部的操作进行检测的开关部的基板，配置所述RFIC。
4.根据权利要求1或2所述的键输入装置，其中，
具备与所述RFIC相连接且与所述线圈天线进行磁场耦合的供电线圈，
在设置对所述键操作部的操作进行检测的开关部的基板，配置所述供电线圈。
5.根据权利要求1或2所述的键输入装置，其中，
所述键操作部包含多个文字键，具备所述线圈天线的键操作部是与所述文字键相比尺寸更大的键操作部。
6.根据权利要求1或2所述的键输入装置，其中，
在所述多个键操作部中第1键操作部以及第2键操作部分别具备所述线圈天线，所述第1键操作部以及所述第2键操作部串联连接或并联连接。
7.根据权利要求6所述的键输入装置，其中，
将所述第1键操作部的线圈天线和所述第2键操作部的线圈天线卷绕并连接为各线圈天线所产生的磁场成为同相。
8.一种电子设备，具备显示部以及键输入部，
在所述电子设备中，所述键输入部是权利要求1～7中任一项所述的键输入装置。
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