用于便携电子设备的按键布局的制作方法

专利名称：用于便携电子设备的按键布局的制作方法
技术领域：
本发明涉及便携电子设备中使用的按键布局。特别地，它涉及输入键，输入键与基本为平面的主体相连并且是可操作的，以至主体和输入键允许相互面对的表面之间的相对运动。
背景技术：
例如无线电话的便携电子设备通常包括一个显示屏和一个用户接口，用户接口通常为一个字母数字小键盘，它包括以4×3矩阵方式排列的许多按钮键以及用于诸如“摘机”和“挂机”之类的预定功能的附加按钮键。用户通过使用字母数字小键盘可以向无线电话输入信息，同时在显示屏上显示该信息。除4×3矩阵按钮键之外，无线电话可以包括诸如滚动键或旋转键之类的作为标准字母数字小键盘之补充的导航键，目的是允许用户快速滚动通过菜单选项。Nokia 7110蜂窝移动手持机和Bang & Olufsen Beocom 6000无绳电话就采用了此种布局。
在这些手持机的每一款手持机中，导航键位于显示屏和字母数字小键盘之间；在手持机的内部，导航键和字母数字小键盘有分开的安装布局。例如，Nokia 7110中使用的并且在EP0901262中公开的导航键概述了利用多个机械构件支撑并安装到PCB(印刷电路板)上的基本为圆柱形的键。
便携无线电话的一个期望的特征是其尺寸紧凑，并且在不需要时适于放到用户的口袋中。无线电话的大小受显示屏、字母数字小键盘和任何导航键的大小的限制。尽管导航键的使用可以为用户提供滚动通过菜单选项的快速方法，但是与不包含导航键的同类产品相比，字母数字小键盘和导航键所需的分开的安装布局会增加无线电话的尺寸。
图1表示其操作面板上包含导航键和字母数字小键盘的现有技术中的无线电话。安装导航键和字母数字小键盘以使它们从无线电话的外壳中突出。
图2说明如何把导航键和字母数字小键盘安装到PCB上。通常把字母数字小键盘印刷到具有按键的柔性垫上，该按键从柔性垫的表面上突出。把柔性垫放到圆顶片上；并利用一系列线夹把圆顶片连接到PCB上。利用固定销或利用无线电话的外壳的啮合，把柔性垫定位到圆顶片顶上。柔性垫上的按键和圆顶片上的圆顶(DOME)位于同一轴线上，以便把施加到按键上的压力传送到圆顶片上的圆顶，当在按键上施加压力时，圆顶会压下。圆顶与PCB上的导电垫形成电接触，由此接通电路，无线电话可以使用其来确定按键是何时按下的。该图也示出了导航键的安装结构，并且可以看出它与字母数字小键盘的安装布局分开。
分开的安装布局占据PCB上的空间，从而其它构件不可以使用这些空间，这也可以造成不紧凑的产品。

发明内容
根据本发明，提供用于便携电子设备的按键布局，该按键布局包括用于放置在装有电子元件的电路板上的基本为平面的主体和输入键，其中可以把所述输入键连接到所述主体上并且所述输入键是可操作的，用于沿所述主体和所述输入键的互相面对的表面的相对运动。
在优选实施方式中，主体为垫，优选为包含用于预定功能的许多按钮键的键罩板，并且输入键为旋转键。可以在许多位置上或在许多位置之间操作旋转键。
本发明的优点是，它允许固定和可移动按键定位在单个键罩板结构上，由此提供按键布局。此种布局的优点是，与分开的键罩板和导航键相比，该按键布局的总尺寸更小。另一个优点是，可以减少机械构件的数目，因为旋转键成为按键布局的一部分，不需要把它独立安装到便携电子设备上，也不需要把它安装到枢轴支架上。与采用枢轴方式安装的旋转键或滚动键相比，可以降低本发明的总高度，因为不需要安装结构。此外，在与固定按钮键布局类似的布局中，可以在垂直于PCB的方向上操作旋转键。


图1表示具有导航键和多个按钮键的无线电话的现有技术示图；图2表示图1的无线电话的内部视图，说明在无线电话内如何安装导航键和键罩板；图3表示包含根据本发明的按键布局的无线电话；图4表示根据本发明的按键布局；图5表示图4的分解图，说明在键罩板结构上方的转盘，键罩板结构在PCB部分的上方；图6表示图5的按键布局的截面图；图7表示包含环形旋转键的根据本发明的另一种按键布局；图8表示图7的分解图，说明位于PCB部分上方的按键布局；图9表示包含滑动键的根据本发明的另一种按键布局。
具体实施例方式
现在将参照附图举例描述本发明的实施方式。
图1说明具有包含导航键2和多个按钮键3的按键布局的无线电话1的现有技术示图。无线电话1还包括基本上包含在无线电话1的外壳4内的无线接收装置和无线发射装置(未示出)。同时示出显示屏5，显示屏5与多个按钮键3和导航键2一样位于无线电话1的操作面板1a上，并从外壳4中突出。
图2表示没有外壳4的图1的无线电话，该图是部分分解图。无线电话1包括用于安装电路(未示出)的PCB 9；在与PCB 9相连的安装布局8中表示导航键2。圆顶片10也和PCB 9相连；圆顶片10包括多个圆顶11，后者与按钮键3位于同一轴线上。这些按键被安排到柔性的键罩板12上，键罩板12位于圆顶片10的顶上。本领域的熟练技术人员可以理解用来引起电响应的多个按键3和圆顶11的交互。
可以把诸如旋转键的其它导航键安装到枢轴支架上，该枢轴支架直接安装到PCB 9上。
图3表示包括根据本发明的按键布局的无线电话的示图。无线电话20包括外壳21，外壳21容纳基本包含在外壳21内的无线接收装置和无线发射装置(未示出)。在无线电话20的主操作面板22上有LCD显示屏23和按键布局24，LCD显示屏23位于主操作面板22的上端，按键布局24从外壳21中突出并且位于主操作面板22的下端。按键布局24为用户提供输入装置。按键布局24包括平面主体(未示出)，平面主体上有一个导航键25和四个按钮键26。
导航键25是一个转盘，并且位于平面主体的中部。按钮键26位于导航键的周围，在平面主体的各个角处。按钮键的主轴通常与连接该平面主体的对角的轴线一致。在可选布局中，按钮键的数目和导航键的位置可以根据无线电话1的设计美学来确定，并且不限于图3所示的示例性布局。
图4说明根据本发明的示例性按键布局30。按键布局30包括可连接的输入键31和主体32；在优选实施方式中，可连接的输入键31为转盘，而主体32为键罩板。键罩板32基本为矩形；在可选实施方式中，键罩板32可以为其它形式，例如，可以为正方形、椭圆形或圆形。除四个按钮键33和凹进区域(未示出)之外，键罩板32基本为平面；按钮键33位于键罩板32的各个角上，并且其方位是这样的，其主轴通常与键罩板32的对角之间的轴线一致。在可选布局(未示出)中，按钮键33可以为任意形状，例如，可以为正方形、椭圆形或圆形，并且可以位于键罩板32上的不同位置，以符合便携电子设备的设计美学。正如图3所示，按钮键33的高度可以使其从便携电子设备的外壳中突出，以便向用户提供输入装置。
转盘31为圆柱形，并且位于键罩板32的凹进区域内。利用位于转盘的外柱面周围的扣环(未示出)和/或位于凹进区域的内柱面周围的扣环(未示出)，把转盘31连接到键罩板32上。扣环是如此设计的以至转盘31可以从键罩板32上拆卸。转盘31是如此安装的，其旋转轴线垂直于键罩板32的操作面板，并且可以沿顺时针或逆时针方向旋转。当位于键罩板32上时，转盘31的高度与按钮键33的高度相似，所以它可以如图3所示从无线电话的外壳中突出。
图5说明图4所示的按键布局30的部分分解图。图4中的参考号数30-33具有图5中相同的对应参考号数。按键布局30位于PCB部分36之上，以便说明按键布局30和PCB 36之间的交互。与键罩板32分开的转盘31揭示了转盘31所处的凹进区域34。凹进区域34包括一个缝隙37，缝隙37允许电磁波传输，电磁波优选地在电磁波频谱的可见或红外线范围内。
圆顶片38位于PCB 36的主表面上，并利用定位夹39连接到PCB。圆顶片38包括许多凸起的圆帽按键40，它们位于导电垫(未示出)之上，并且处在同一轴线上，其中导电垫位于PCB 36的表面上。键罩板32位于圆顶片38的顶上，以使它与圆顶片38直接接触。键罩板32是如此定位的，以使按钮键33和转盘31在同一轴线上与它们相应的凸起圆顶40对准。图5说明分别与凸起圆顶42联系起来的按钮键33。在优选实施方式中，把转盘和5个凸起圆顶43、44联系起来。定位处于中心的凸起圆顶43，以至它在同一轴线上与转盘31的中心对准。沿圆顶片37的主轴和次轴方向，把其它4个凸起圆顶44放在处于中心的凸起的圆顶43的周围，并进行定位以致在同一轴线上与转盘31的非中心部分相合。在可选实施方式中，可以在转盘31的下方使用更多或更少的凸起圆顶，以便更精确地或不太精确地确定以垂直于转盘31的轴线方向按下转盘31的位置。从PCB 36上突出并穿过键罩板32上的定位孔45的支撑销41可以定位使键罩板32。本领域的熟练技术人员可以理解，其它定位装置也是可用的。
本领域的熟练技术人员理解，在垂直于键罩板32的方向上施加到按钮键33或转盘31上的压力传送到相应的凸起圆顶42、43或44上，以使其按下以便形成和PCB 36的表面上的导电垫(未示出)的电接触，进而引起电响应。无线电话使用电响应来确定输入键31、33是何时按下的。
凹进区域34内的缝隙37允许来自或到达例如红外传感器的运动感应电路46的电磁波通过，该电路被安装到PCB 36上并且与缝隙37处在同一轴线上。通过缝隙37，它们把将从转盘31的背面(面对PCB 36的表面)反射的电磁波传输到运动感应电路46。在该实施方式中，转盘31的背面可以包括电磁反射和吸收区域。在可选实施方式中，可以利用允许来自和到达感应电路46的电磁波通过的材料来构造缺少缝隙37的键罩板32的截面(未示出)。该解决方案可更可取，因为可以防止水从无线电话外壳的外面进入PCB 36。在任何一种实施方式中，通过在与运动感应电路46重合的圆顶片38上放置穿孔47，避免了在PCB 36上安装的运动感应电路46和圆顶片38之间的电短路。
图6说明图5的截面图AA，表示将如何向凸起圆顶44传送施加到转盘31上作用力F。另外说明了经由缝隙37在运动感应电路46和转盘31的背面(面对PCB 36的表面)之间的电磁波的传输。
在其它可选实施方式中，运动感应电路46可以是机械、磁性或电磁运动感应电路。不要求把它们安装到PCB 36上，而是可以把它们放到键罩板32上。
在该实施方式中，彼此接触的相互面对的表面为转盘31的背面(面对PCB 36的表面)与凹进区域34的主面(远离PCB 36的表面)，和/或转盘31的外柱面与凹进区域34的内柱面。
键罩板32和转盘31的彼此接触的相互面对的表面是用允许运动的即低摩擦系数材料制成的。从而允许用户能够用单个手指在转盘31上施加作用力，由此实现彼此接触的相互面对的表面之间的运动。摩擦系数不能太低，以致当用户不在旋转键上施加作用力时不会转动。键罩板32可以是用诸如硅之类的材料制成的。可选择地，键罩板32可以是用诸如聚碳酸酯和硅之类的熔铸材料制成的，以至键罩板32的彼此接触的相互面对的表面是由硅制成的，目的是提供键罩板32和转盘31之间的适应性和低摩擦系数。键罩板32的其它区域可以使用聚碳酸酯以对键罩板32提供硬度和强度。
图7说明本发明的另一个实施方式。除用环形旋转键61替换转盘31之外，图7的按键布局与图4的按键布局相同。图4的参考号数30-33分别具有对应的参考号数60-63。键罩板62有一个圆键64，后者位于键罩板62的中部；在该实施方式中，圆键64的操作方式与图5描述的按钮键33的操作方式相同。在另一个实施方式中，圆键64的操作方式可以与允许许多可能输入的导航键的操作方式类似；例如，按下圆键64的中部可以起“选择”功能的作用。按下圆键的左手侧或右手侧可以分别导致向左或向右滚动功能，而按下圆键的顶部或底部可能分别导致向上或向下滚动功能。圆键64的高度和按钮键63的高度类似。环形旋转键61位于圆键64的圆周线的周围，以至圆键64的外柱面面对环形旋转键61的内柱面的表面。在该实施方式中，彼此接触的相互面对的表面或者为环形旋转键64的内柱面与圆键65的外柱面，或者为环形旋转键61的背面(面对PCB的表面)与键罩板62的表面(远离PCB的表面)。
图8说明图7的分解图；图5的参考号数30-47分别具有对应的参考号数60-77。在该实施方式中，图5的凹进区域34在图8中没有等效的凹进区域。在该实施方式中，可以把环形旋转键61夹到圆键64上。然而，在可选实施方式中(未示出)，除圆键64之外，可以使用凹进区域来定位环形旋转键61。这会提供另一个相互面对的表面，该表面可以是彼此接触的。
图9说明另一种按键布局80；参考号数32、33分别具有对应参考号数82、83。除缺少转盘31之外，按键布局80类似于图4的按键布局30。键罩板82有一个与键罩板82的主轴重合的纵向凹进区域84，凹进区域84具有不与键罩板82的上边重合的下端85和上端86。按键布局80还包括一个可连接的长方形滑动键87，滑动键87位于纵向凹进区域84内，并且可以利用位于一个或多个相互面对的表面上的扣环(未示出)进行连接。滑动键87从纵向凹进区域84中突出，突出高度类似于按键83的高度，所以滑动键87可以从无线电话的外壳(未示出)中突出。把滑动键87安排成这样以至它包括至少一个与纵向凹进区域84的多个表面的一个表面彼此接触的相互面对的表面。在该实施方式中，有三个彼此接触的相互面对的表面，它们是滑动键87的背面(面对PCB的表面)与凹进区域84的主面；以及滑动键87的纵向侧面与凹进区域84的纵向侧面。在可选实施方式中，该按键布局可以有一个或两个彼此接触的相互面对的表面。
键罩板81和滑动键87的彼此接触的相互面对的表面是用以下材料制成的，该材料允许与对于图4的转盘31概述的方式相同的方式的运动。滑动键87的运动是在纵向凹进区域84的下端85和上端86之间沿纵向凹进区域84的主轴方向进行的。滑动键87沿垂直于键罩板81的轴线方向的运动也是允许的，并且可以通过使用前述按键布局中概述的凸起圆顶来检测此类运动。通过使用缝隙88以及如为图5的按键布局30和图8的按键布局60分别概述的诸如红外传感器的感应电路，可以确定滑动键87的纵向运动。
熟练技术人员可以理解，可以在本发明的范围内作出其它修改。例如，图4和5的转盘31的直径可以小于键罩板32的凹进区域34的直径，以便允许沿平行于键罩板32的平面的轴线方向的运动。键罩板32、62和82可以有多个缝隙和感应电路，以确定输入键31与键罩板32、输入键61与键罩板62以及输入键81与键罩板82之间的各自的相对运动。
本发明包括本文明确公开的或任何由此归纳的任何新颖特征或这些特征的组合，不管它是否涉及提出权利要求的发明，也不管它是否能够减轻所提出的任何一个问题或所有问题。
权利要求
1.一种用于便携电子设备的按键布局，该按键盘布局包括用于放置在装有电子元件的电路板上的基本为平面的主体和输入键，其中可以把所述输入键连接到所述主体上并且所述输入键是可操作的，用于沿所述主体和所述输入键的互相面对的表面的相对运动。
2.根据权利要求1所述的按键布局，其中该相互面对的表面彼此接触。
3.根据权利要求2所述的按键布局，其中该相互面对的表面在一个圆环上彼此接触。
4.根据权利要求1、2或3所述的按键布局，其中所述相对运动为旋转。
5.根据权利要求1或2所述的按键布局，其中所述相对运动为平移。
6.根据任一前述权利要求所述的按键布局，其中可以在垂直于所述基本为平面的主体的平面的轴线上操作所述输入键。
7.根据权利要求4-6所述的按键布局，其中所述主体包括所述输入键基本上所在的基本为平面的凹进区域。
8.根据权利要求6或7所述的按键布局，其中所述主体包括支柱。
9.根据权利要求8所述的按键布局，其中所述支柱为可操作的按键。
10.根据任一前述权利要求所述的按键布局，其中所述主体包括多个可操作的按键。
11.根据任一前述权利要求所述的按键布局，其中所述输入键是旋转键。
12.根据权利要求11所述的按键布局，其中所述旋转键是环形键。
13.根据任一前述权利要求所述的按键布局，其中所述主体是柔性垫。
14.根据任一前述权利要求所述的按键布局，其中所述输入键是可以滑动的。
15.根据任一前述权利要求所述的按键布局，其中所述输入键可以从所述主体拆卸的。
16.一种用于无线电话的根据权利要求1的按键布局。
17.一种包含根据任一前述权利要求的按键布局的无线电话。
18.一种基本如这里参照任一附图所描述的按键布局。
全文摘要
一种用于便携电子设备(20)的按键布局(24)，按键布局包括基本为平面的主体和输入键(25)，其中可以把所述输入键连接到所述主体上并且所述输入键是可操作的，用于沿所述主体和所述输入键的相互面对的表面的相对运动。
文档编号H04M1/02GK1902895SQ200480039303
公开日2007年1月24日 申请日期2004年12月23日 优先权日2003年12月29日
发明者加里·温格特, 特雷弗·安德鲁斯 申请人:诺基亚公司