专利名称：：开关的制作方法
技术领域：
：本发明涉及开关，具体地涉及推动或按钮开关，诸如那些通常用于启动或操作诸如电视遥控器的电子设备的开关。
背景技术：
：在“人机接口”情形下，按按钮是从操作者(“人”)向机器传送信息的重要方法。存在很多电学和机械装置，通过这些装置，对按钮的推动或按压可以引起或被转换成二次动作，并且按钮可广泛地用作电子设备的输入装置。本发明具体地涉及用于创建可由微处理器控制电路进行测量的电气/电子事件的电气和/或电子按钮，因此可用于在微处理器控制下触发另一事件。在这种电子学领域，所使用的按钮通常是非锁存(nonlatching)，或者瞬时类型，其中瞬时(或以别的方式)闭合两个电触点会使得临时地形成电路，导致如下电气事件，即链接到该电路的微处理器可被编程以用作执行某计算(例如激活程序的另外部分)的触发器。用在微处理器控制电路中的一般的非锁存按钮是金属拱顶类型；它们的结构是周缘有引脚的被压金属拱顶的形式，按钮被设置在印刷电路板(PCB)顶部上，以便与作为“断开”电路(即，其中具有跨过两个导体的间隙，当启动开关时，通过该拱顶桥接该间隙)的一侧的电极保持持续的电接触。在传统的(弹性金属或涂覆有金属的塑料)拱顶结构中，当按压拱顶时，中心部分向下弯曲并开始与断开电路的另一侧接触，只要拱顶保持弯曲就可完成电路。因为拱顶是由弹性材料制成，当去除弯曲力时，拱顶就弹回其原始拱顶形状，因此使电路的两个部分之间的电触点断开。这种类型的某些按钮使用聚力层(forceconcentrationlayer)(模压或热成形的层)，将该层覆盖在拱顶上以减小使拱顶弯曲所需的力。另外，这种模压塑料层可以采用按钮帽的形式，诸如在移动电话上和便携式电脑键盘中所看到的那些按钮。金属拱顶按钮开关是非常昂贵的结构形式，因此，一直在寻找比较便宜但同样有效的结构。另一通用的按钮类型是经常用在层叠式薄膜键盘结构中的按钮。在这种类型的瞬时开关结构中，通过粘合剂将塑料薄片层叠在一起以便它们保持分离，这些薄塑料片的正面表面上承载有开关的被间隔体分开的多个相关导电部分。其中一个薄片的正面表面印刷有导电糊剂，当该糊剂硬化时就形成了具有间隙(即，在特定点处断开)的电路，而其它薄片的正多个面表面印刷有导电的糊剂，在该糊剂硬化时形成针对所述间隙的桥，以便在将两个薄片压在一起时在第一薄片上形成电路。塑料的弹性确保在不存在闭合力时触点不接触，从而不形成电路。在很多“传统的”薄膜键盘结构中，使用了拱顶按钮(如上所述)。由于显示器按钮叠层的固有硬度，很多这些拱顶按钮都需要致动器层。可被按压的致动器层的区域是局部化的，并被称作按钮或按钮区。在某些情况下，将另外的层，即显示生成材料层(诸如电致发光显示层)设置在这些按钮区域之上，使得按钮功能被加亮显示(或者甚至改变)，从而增加其中键盘形成为一部分的设备的可用性。然而，与下面的拱顶层相比，这些显示层通常相对厚且硬，因此它们加起来易于减弱拱顶弯曲感，使得用户难以按压，从而消去了发生了按钮按压事件的任何反馈。为了克服该问题，通常在显示层和拱顶层之间插入第三“致动器”层。致动器方便的是塑料薄层，该塑料层被热形成有与拱顶的中心对齐且面向拱顶中心的多个小突起；这些突起使得通过将手指按压在显示层的表面上而产生的压力局限在一个地方，以便使压力集中在相关拱顶的中心处，从而利用更小的输入力就可以引起更准确的且可控制的拱顶弯曲。本发明提出了一种新颖的且简单的多的开关类型，典型地为瞬时开关，其中废除了拱顶层和致动器层，并且典型地是利用具有固有间隔的漂浮的“接触(桥接)层”来代替拱顶层和致动器层，该接触(桥接)层可用于完成基本电路。根据第一方面，本发明提供了一种推动(push)或按钮开关，该开关包括基本电路层，其承载有开关要操作的电路，该电路被开关要闭合的间隙所断开；可弹性形变的接触层，其被安装成面向电路层的电路正面，该接触层的面对电路的表面承载有与间隙对齐的导电桥接部分，只要存在所施加的推力，该桥接部分就可被弹性地推至与电路层有效接触，以闭合其中的间隙；以及间隔装置，用于在不存在任何将这两层推到一起的施加力时，使这两层保持分离，其中接触层包括有电致发光显示器。我们已经理解，以前被认为太硬以致不能用作薄膜型开关中的薄膜的电致发光显示器，可用在不使用拱顶或类似物的开关中。因此，根据本发明的开关提供了一种廉价且易于制造的简单开关。该开关优选地被设置为使得可以通过用户在接触层上施加力以操作开关，更优选地被设置为使得用户可以在电致发光显示器上施加力。桥接部分可被直接承载在电致发光显示器上。可以将该桥接部分印刷到显示器反面，显示器从该反面发光。另选地，可以提供分立的接触桥接层作为接触层的一部分，接触桥接层承载有桥接部分。接触层可被看作是一组层，当用户在其上施加力时这组层一起弯曲。优选地，设置有开关以便用户可以向接触层施加力以驱动开关。优选地，电致发光显示器是这样的类型，即包括有夹在两个电极之间的发光磷光剂层。其中一个电极可以是铟锡氧化物(IndiumTinOxide)电极，该电极可以基本上透明。本发明可以方便地提供一种非锁存(non-laching)、瞬时类型的推动或按钮开关。这种开关类型是已知的，因此不需在此进一步说明。本发明提供了一种推动(或按钮)开关。很多这种开关都可以被排列成某种阵列形式——例如，诸如在计算机、遥控器或计算器上所见到的键盘的开关。阵列可以包含所需数量个开关，并用于任何目的。在这种阵列中，最方便的是各个开关是阵列的构成整体的部分，而不是单独的分离项。因此，在这种阵列中，事实上存在由很多个整体地连接在一起的较小电路层组成的单个大电路层，类似地，存在由很多个整体地连接在一起的较小接触层组成的单个大接触层。本发明的各个开关包括承载有开关要操作的电路的基本电路层以及承载有导电桥接部分的接触层，其中基本电路层承载的电路被开关要闭合的间隙所“断开”。该电路层可以是任何适合的形式并且可由任何适当的材料制成，并且该电路可用于任何目的。一般，该基本电路层加其电路是普通的印刷电路板(PCB)，在可桥接的间隙的任一侧可能有导电部分(一般由电镀蚀刻的铜PCB轨迹制成)，主要是为了便于通过桥接来闭合间隙，这已经被使用了很多，因此在此无需对其进行更多的说明。间隙可以包括通过桥接部分来桥接或断开的物理间隙。然而，间隙可以是阻抗随桥接部分的接近度而改变的区域。本发明的开关可以包括有可弹性形变的漂浮接触层，其被安装为面向电路层的电路正面，接触电路层的面向电路的表面承载有与间隙对齐的导电桥接部分。接触层或接触桥接层可以是漂浮的，意思是在其区域上该接触层不以任何方式固定到电路层，而是可以相对于电路层自由地横向移动或滑动。然而，在其边缘处相对于电路层而被保持，以便防止从电路层完全侧向滑出。在有这种开关的阵列的情况下，关于单个大电路层和单个大接触层，这两个大层在它们周边处可以保持在一起，但在它们的相互面对的区域上可以不保持在一起。理论上，随后它们可以一个相对另一个侧向滑动，尽管这种侧向移动是必需受限的。接触层或接触桥接层可由可弹性形变的(并且非导电的)材料制成。这种材料是利用其固有弹性来提供该层的，使得该层的变形能够保持在弹性系数范围内，以便为了进行接触而按压该层不会使其可塑地变形，这使得接触层可以返回到其静止位置，因此当去除推力时开关断开。典型的这种材料是诸如像聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)的聚酯这样的热塑性塑料薄(约0.175mm)片。本发明的开关的接触层在其面对电路的表面上承载有导电桥接部分，该导电桥接部分与其面对的电路中的间隙对齐。只要存在施加的推力，通过推动接触层就可以将该桥接部分推至与电路层有效接触，以闭合其中的间隙。桥接部分可由任何适当的材料制成；如在传统的导电印刷中所使用的可硬化银膏就非常令人满意。在本发明的开关中，使用间隔装置，以便在不存在所施加的推力时接触层与电路层保持分离，因此桥接部分与限定间隙的电路保持分离，从而开关保持断开。非常优选地，间隔装置与两层中的一层或另一层实际上是一整体的，而不是夹在两层之间的单独部件，最方便的是，该间隔装置是接触层的构成整体的部分。最希望将间隔装置形成到接触层中，一般通过热成形、印刷、压印或另外的方法形成为例如一个或多个突起、凹进或隆起。在接触层是薄片塑料(优选为可热成形的热成形塑料)的情况下热成形尤其有用。另选地，间隔装置可以包括一个或多个分立的间隔体。可以将这些间隔体设置为网状物，该网状物围绕间隙和桥接部分在接触层和电路层上延伸。最方便的是单个开关包括有沿实际桥接部分周围延伸的周边隆起(或类似物)，作为其间隔装置，形成该层的那个区域的周界。尽管可以有很多种周缘几何形状，诸如圆和像六边形的可套形状(nestableshape)，但是平面正方形似乎是最好的。当该开关仅是阵列中的一个时，然后类似地，周边隆起仅是这些隆起的匹配网格的一部分。本发明的开关可与相关联的显示层合并。该显示层可以是任何类型，即有源的(active)或无源(inactive)的，一个优选的这种有源类型是电致发光显示层；无源类型可以仅是传统的键帽，非常优选地，该无源类型显示层漂浮在接触层之上，就像后者漂浮在电路层之上一样，即，不粘合或者在其区域上就固定到接触层上，但是优选地，围绕边缘对其进行结合，以防止滑落到侧面而导致横向位移。根据本发明的第二方面，提供了一种非锁存的瞬时类型的推动或按钮开关，该开关包括基本电路层，其承载有开关要操作的电路，该电路由开关要闭合的间隙来“断开”；弹性可变形的漂浮接触层，其被安装成面向电路层的电路正面，该接触层的面向电路的表面携带有与间隙对齐的导电桥接部分，只要存在所施加的推力，该桥接部分就可被弹性地推至与电路层有效接触，以闭合其中的间隙；以及间隔装置，在不存任何将这两层推到一起的施加力时，使这两层保持分离。本发明的第二方面的开关可以具有第一方面的任何可选特征。非常优选地，该间隔装置实际上与接触层和电路层中的一个或另一个为一整体，而不是夹在两层之间的单独部件，最优选地，该间隔装置是接触层的构成整体的部分。事实上，如果接触层是塑料(优选为可热成形的热成形塑料)材料的薄片，则最希望将间隔装置形成在接触层中，一般通过热成形、印刷、压印或其它方法将其形成为例如一个或多个突起、凹进或隆起。本发明的开关可与相关联的显示层合并。该显示层可以是任何类型，即有源的或无源的，一个优选的这种有源类型是电致发光显示层；无源类型可以仅是传统的键帽，非常优选地，该无源类型显示层漂浮在接触层之上，就像后者漂浮在电路层之上一样，即，不粘合或者在其区域上被固定到接触层上，但是优选地，围绕边缘对其进行结合，以防止滑落到侧面而导致横向位移。根据本发明的第三方面，提供了一种阵列，该阵列包括有多个根据本发明第一或第二方面的开关，这些开关共享单个共用的电路层和单个共用的接触层。优选地，电路层和接触层沿它们的周缘保持在一起，但是在它们相对的区域上不是固定在一起的。根据本发明的第四方面，提供了一种包括有弹性薄膜的薄膜开关，该弹性薄膜形成了该开关的可移动部分，该弹性薄膜包括电致发光显示器。优选地，电致发光显示器形成开关的前表面，因此用户可以向开关施加压力以启动该开关。该开关可以是根据本发明前面任一方面的开关，并且可以具有那些方面的任何可选特征。现在将参照附图，仅通过例示的方式对本发明的实施例进行说明，其中图1A和1B示出了现有技术的金属拱顶按钮开关分别在断开和闭合时的截面图；图2A和2B示出了现有技术的层叠式按钮开关分别在断开和闭合时的截面图；图3A和3B示出了根据本发明的自由漂浮按钮开关分别在断开和闭合时的截面图；以及图4示出了根据本发明的开关的第二实施例。具体实施例方式图1A和1B示出了现有技术的金属拱顶按钮开关的截面图；在图1A中，示出了开关是断开的，而图1B示出了通过手指推动而使开闭合合。该开关是非锁存或者瞬时类型，其中两个接触点的瞬时(或其它)闭合使得电路要被暂时形成。该开关是金属拱顶类型的；其包括有被按压的金属拱顶(11)，其周缘具有多个引脚(12通常具有四个，但是在该截面中只能看到两个)，金属拱顶被设置在印刷电路板(PCB13)之上，以便与电极(14)持续电接触，电极(14)是“断开”电路(即，其中具有穿过两个导体[14，16]的间隙(15)的电路，当开关被启动时通过拱顶11来桥接间隙15)的一侧。在传统的拱顶结构中，如图1B所示，当通过手指压力(F)按压拱顶11时，中心部分11向下弯曲，并与断开电路的另一侧16接触，从而桥接两个电极14、16之间的间隙15，因此只要拱顶11保持弯曲就能使电路完成。因为拱顶11是由弹性材料制成，所以当去除弯曲力F时，拱顶11就弹回其原始拱顶形状，从而使电路的两个部分14、16之间的电接触断开。所示的按钮使用了设置在拱顶11上的聚力层(17)，以降低使拱顶弯曲所需的力。该层17具有与拱顶11对准的突起(18)，从而确保由手指压力提供的全部力F实际上都被集中并施加到拱顶。该按钮还具有覆盖层(19)，用作按钮帽或类似物。另一种通用类型的按钮如图2A和2B所示。在该类型中，塑料薄片(21)将其面向PCB的表面与开关的导电桥接部分(22)对准，通过间隔体(25，26)使导电桥接部分(22)与PCB承载的电路部分(电极23、24)分离开，并且利用粘合剂将薄片21、PCB(27)和间隔体25、26都层叠在一起。当将薄片21向下压(F)到PCB上时，桥22连接两个电极23、24，并形成PCB的电路。薄片21的塑料中的弹性确保了当闭合力F不存在时，触点22、23、24就不接触，因此就不形成电路。图3A和3B示出了根据本发明第一实施例的自由漂浮按钮开关分别在断开和闭合时的截面图。示出了一种非锁存、瞬时类型的推动或按钮开关。该开关包括基本电路层(PCB31)；可弹性形变的接触层(32)，被安装为面向电路层的电路正面；以及间隔装置(33)，用于在不存在任何将两层31、32推到一起的施加力(F)时使这两层保持分离。现在对该开关进行更加详细的说明，就好像该开关是独立的；然而，实际上该开关仅是同样开关的阵列中的一个，其中的各个开关可以独立于所有其它开关而操作。PCB电路层31承载有开关要操作的电路。在此未完全示出该电路，但是具有两个相间隔的电极(34、35)，用于限定开关要闭合的间隙(36)。被安装成与电路层的电路正面相对的接触层32在其朝向电路的正面上承载有与间隙对齐的导电桥接部分(37)。桥接部分37可被推至(通过力F)与电路层31的电极34、35有效接触以便闭合间隙36。在不存在任何将两层31、32推到一起的施加力F时，间隔装置33保持这两层31、32分离，从而使间隙36处于未桥接状态，从而电路“断开”。可通过在一层材料上进行热成形操作来制成接触层32，以在一片中提供间隔和电接触。利用厚度一般是约0.175mm的热塑性塑来制造接触层32。在一个表面上，按照桥接图案37、利用导电膏(装填有银或碳的聚合物粘合剂)来印刷该膜，该桥接图案37将用于与设置在PCB31上的电极接触区34、35对齐。然后将该膜热成形以在接触区周围形成小的隆起33，在类似开关的阵列中，这些隆起在相邻的接触区之间。这些隆起形成间隔体，以便当接触层膜32停留在PCB31上时，该膜的导电桥接部分37不与PCB的接触区34、35接触。为了使接触层32用作充分的间隔体，接触层32的热成形材料所要求的变形程度与材料厚度以及按钮之间所希望的间隔有关。然而，一般是材料本身的厚度级(因此，约0.175mm)。在该结构中，根据本发明，接触层32也是间隔体层，因此不仅节省了整个制造操作，而且节省了在传统的膜键盘结构(如参照图2所述)中必需的粘合部件。图3B示出了本发明的按钮，该按钮被按压并使PCB31上的两个电路元件34、35之间进行接触。重要的是要注意到接触层32漂浮在所描述的“夹层”结构中，并不是紧密地附着到PCB31或显示层(38)，该显示层(38)包括位于接触层上方的电致发光显示层。该漂浮意味着避免了硬度的不利增加，该硬度的产生是由于将显示层38层叠(粘结)到接触层32，然后将该组件粘合到PCB31，该硬度将使得按钮非常难以按压，因为闭合触点所需的力将增加到超过实际有效的力。当然，尽管在该结构中不通过粘合剂将接触层32固定到显示层38或PCB层31，但是作为替换，允许其在PCB和显示层之间垂直地“漂浮”(即，与按钮推动对齐)，不过是通过某种方式将其水平地/横向地保持在适当的位置(此处未示出，但是可以是例如加热拄(heatstake)、定位钉、在PCB中的与接触层中的热成形的凸出物相对应的配合孔、或者边与边接触)，因此，接触桥接区37总是保持在与PCB31横向对齐的正确位置。该新颖的结构使得在向显示层38施加压力F时，接触层32在水平面内(即横向)、以及垂直面内进行微小弯曲，从而大大降低了使足够弯曲所必需的作用力。该新颖的结构还使得层32的热成形的间隔部分33尽量薄，这减小了致动按钮并进行接触所需要的弯曲，从而减小了由于变形而对显示层38施加的压力，因此增加了其性能寿命，并且用户可以容易地闭合开关。附图的图4示出了根据本发明的开关的第二个实施例。与附图的图3A和3B示出的实施例相同的特征采用了相同的附图标记加上100来示出。该图示出了共享通用PCB131的开关101的阵列100。各个开关101(在该图中仅详细参考了一个)包括有如前所述的被间隙136分隔开的一对电极134、135。代替了前面实施例的接触层32，提供了仅具有电致发光(EL)层138的阵列，电致发光层138本身执行接触层的功能。在EL层138上印刷有导电桥接部分137，用于在用户150施加压力时，能够与电极133、135接触，以桥接间隙136。提供间隔体133，用于在用户150不施加压力时使桥接部分137与电极134、135保持分离。在该情况下，将间隔体设置为分立的单元，这些单元也可用于使EL层138相对于电路层131而固定。然而，间隔体133在各个开关101的电极134、135周围形成了网络状，由此描述成网状物。间隔体133还可以包括电路层131或EL显示器138的形成整体的部分，即通过印刷或形成适当的层，该层具有在不存在对显示器138的压力时使一层与另一层分隔开的部分。权利要求1.一种薄膜开关，其包括形成了该开关的可移动部分的弹性薄膜，该弹性薄膜包括电致发光显示器。2.根据权利要求1所述的开关，其中电致发光显示器形成了开关的前表面，从而用户可以对开关施加压力以启动开关。3.一种推动或按钮开关，其包括基本电路层，其承载有开关要操作的电路，该电路被开关要闭合的间隙所断开；可弹性形变的接触层，其被安装成面向电路层的电路正面，该接触层的面向电路的表面承载有与间隙对齐的导电桥接部分，只要存在所施加的推力，该桥接部分就可被弹性地推至与电路层有效接触，以闭合其中的间隙；以及间隔装置，在不存在任何将这两层推到一起的施加力时，使这两层保持分离，其中接触层包括电致发光显示器。4.根据权利要求3所述的开关，其中桥接部分被直接承载在电致发光显示器上。5.根据权利要求4所述的开关，其中提供有分立的接触桥接层作为接触层的一部分，该接触桥接层承载有桥接部分。6.根据权利要求3至5的任一项所述的开关，其中开关被设置为使得用户可以在接触层上施加力以操作开关。7.根据权利要求6所述的开关，开关被设置为使得用户可以在电致发光显示器上施加力。8.根据权利要求3至7的任一项所述的开关，其中接触层是漂浮的，即在其区域之上其不以任何有效的方式固定到电路层，而是可以相对于电路层相对自由移动。9.根据权利要求3至7的任一项所述的开关，其中相对于电路层在其边缘处保持有接触层，以防止接触层从电路层侧向滑出。10.根据权利要求3至9的任一项所述的开关，其中间隔装置与电路层或接触层中的一个或另一个为一整体。11.根据权利要求10所述的开关，其中间隔装置是接触层的构成整体的部分。12.根据权利要求10或权利要求11所述的开关，其中间隔装置形成到接触层中。13.根据权利要求12所述的开关，其中间隔装置被通过热成形、印刷、压印成一个或多个突起、凹进或隆起，而形成到接触层或电路层中。14.根据权利要求10至13的任一项所述的开关，其包括有在桥接部分周围延伸的周缘隆起，形成对于该层的区域的周界。15.根据权利要求3至9的任一项所述的开关，其中间隔装置包括至少一个分立的间隔体。16.一种非锁存、瞬时类型的推动或按钮开关，该开关包括有基本电路层，其承载有开关要操作的电路，该电路被开关要闭合的间隙所“断开”；可弹性形变的漂浮接触层，其被安装成面向电路层的电路正面，该接触层的面向电路的表面承载有与间隙对齐的导电桥接部分，只要存在所施加的推力，该桥接部分就可被弹性地推至与电路层有效接触，以闭合其中的间隙；以及间隔装置，在不存在任何将这两层推到一起的施加力时，使这两层保持分离，其中间隔装置与接触层和电路层中的一个或另一个为一整体。17.根据权利要求16所述的开关，其中间隔装置是接触层的构成整体的部分。18.一种阵列，其包括多个根据任一项前面的权利要求的开关。19.根据权利要求18所述的阵列，当依赖于权利要求3至17中的任一项时，这些开关共享单个共用电路层和单个共用接触层。20.根据权利要求19所述的阵列，其中电路层和接触层沿它们的周缘保持在一起，但在它们相面对的区域上不固定在一起。全文摘要一种薄膜开关，包括有形成开关的可移动部分的弹性薄膜(32、38、138)。该弹性薄膜包括电致发光显示器(38、138)。更具体地，一种非锁存类型的开关，其利用弹性电致发光显示器来使用，该开关包括承载有开关要操作的电路(34、35、134、135)的基本电路层(31、131)，该电路被开关要闭合的间隙(36、136)断开；可弹性形变的接触层(32、38、138)，其被安装成面向电路层的电路正面，该接触层的面对电路的表面承载有与间隙对齐的导电桥接部分(37、137)，只要存在所施加的推力(F)，该桥接部分就可被弹性地推到与电路层有效接触，以闭合其中的间隙；以及间隔装置(33、133)，用于在不存任何将这两层推到一起的施加力时，使这两层保持分离。接触层一般为电致发光显示器(38、138)。间隔装置优选地与接触层或电路层为一整体，并优选地被热形成在接触层中。文档编号H01H13/703GK1969351SQ200580011657公开日2007年5月23日申请日期2005年2月21日优先权日2004年2月20日发明者克里斯托弗·J.·A.·巴纳多申请人:佩利康有限公司