TW201937912A - 殼體兼用開關及輸入裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在提供一種易於組裝、且設計性優異的殼體兼用開關。本發明之殼體兼用開關10，包含：殼體20、壓力感測器30、以及背板40。於殼體20形成有凹部21，凹部21的底面係板狀部22。凹部21則容納著壓力感測器30、以及彈性構件50。背板40配置成遮蓋凹部21之開口，而背板40係以形成於殼體20的卡鉤部23來固定。殼體兼用開關10，於殼體20形成凹部21、卡鉤部23、及高低差部24，並於凹部21配置壓力感測器30與彈性構件50，之後在卡鉤部23所形成的空間***背板40，即得以組裝。

Description

殼體兼用開關及輸入裝置

本發明係有關於電子設備之殼體兼用開關、及使用了殼體兼用開關的輸入裝置。

習知技術中，已有在構成智慧型手機等電子設備之外框的殼體側面，設有複數個操作按鈕之物。

於專利文獻1所記載之攜帶型終端機，係在殼體之側面形成貫穿孔，並將操作按鈕容納於貫穿孔，而使操作按鈕朝向正交於殼體之厚度方向的方向。
［習知技術文獻］
［專利文獻］

專利文獻1：日本特開2013－098650號公報

［發明所欲解決的問題］

然而，於習知之操作按鈕的構成，必須要預圥在殼體形成貫穿孔，並準備作為另一構件的按鈕構件，而使製程繁複。再者，若要使電子設備具備防水性，就還需要用以安裝在操作按鈕周圍的襯墊，而導致零件個數增加。更進一步地，由於操作按鈕係從殼體側面凸起的形狀，所以使得電子設備之設計受到侷限。

本發明之目的，係提供一種殼體兼用開關，其易於組裝，且設計性優異。
［解決問題之技術手段］

為達成上述目的，本案之第1發明，係一種殼體兼用開關，其具備：殼體，具有會彈性變形之板狀部；壓力感測器體，配置於板狀部之殼體內側的面；以及背板，配置於壓力感測器體上。

第2發明係於第1發明之殼體兼用開關，更進一步地具備：彈性構件，配置於板狀部與壓力感測器體之間。

若藉由此種構成，就不需要以另一構件來作為操作按鈕，也不需要在殼體設置貫穿孔，所以可以得到易於組裝、且設計性優異的殼體兼用開關。

第3發明，係於第1或第2發明之殼體兼用開關，板狀部係一構成於殼體之凹部的底面部。

如此一來，由於板狀部的厚度比殼體之其他部分更薄，所以板狀部易於撓曲，而可以提升壓力感測器的靈敏度。

第4發明，係於第1至第3發明之殼體兼用開關，背板係藉由從殼體內側的面突出之卡鉤部而固定。

如此一來，就會在不干擾配置於殼體內之其他零部件的範圍內，以卡鉤部確實地固定背板，所以可以提升壓力感測器的靈敏度。

第5發明，係於第1至第4發明之殼體兼用開關，殼體係扁平之箱型形狀；凹部形成於該殼體之側面。

第6發明，係於第1至第5發明之殼體兼用開關，壓力感測器體係隨著按壓力之變化而電阻值就會變化的電阻變化型壓力感測器。

第7發明，係一種輸入裝置，其具備：如第6發明之殼體兼用開關；電壓源，驅動壓力感測器體；以及壓力偵測控制部，具有放大電路，放大電路包含濾波器，濾波器將在壓力感測器體所產生之電壓用作為輸入訊號，並從輸入訊號去除直流成分。

如此一來，由於從輸入訊號去除了直流成分，而僅有輸入訊號之變化被放大，所以可以對放大器等傳遞僅只反映壓力變化之訊號，所以即使壓力變化很微小，也能以良好的精度偵測到。
［發明之效果］

若藉由此發明，則可以提供一種易於組裝、且設計性優異的殼體兼用開關。

接下來將針對本發明實施形態，參照圖式以進行說明。
＜實施形態＞

參照圖1至圖3，本發明實施形態之輸入裝置1，係用以藉由操作者之觸控動作而輸入資訊的裝置。輸入裝置1包含顯示器2及殼體兼用開關10。顯示器底下內建有觸控面板、液晶顯示裝置、及控制基板等。操作者藉由對顯示器2或殼體兼用開關10進行觸控，而得以輸入資訊。於本實施形態，係以智慧型手機作為輸入裝置1而進行說明。

（1）殼體兼用開關
殼體兼用開關10，包含：殼體20、壓力感測器30、以及背板40。於殼體20形成有凹部21，凹部21的底面係板狀部22。凹部21則容納著壓力感測器30、以及彈性構件50。背板40配置成遮蓋凹部21之開口，而背板40係以形成於殼體20的卡鉤部23來固定。更進一步地，連接至壓力感測器30的FPC（軟性電路板）60係沿著殼體20之底面而拉出。FPC60連接著內建於輸入裝置1的控制基板。

殼體20，呈扁平之箱型形狀，具有底面、以及由底面豎立之側面。殼體20係由高剛性的材料所構成，例如鋁、鈦、鎂之類的金屬製，或塑膠製。於殼體20右上之內側的面，形成有凹部21。凹部21可以透過切削或射出成形等方法來形成。凹部21的底面係板狀部22，板狀部22就成為開關部分。在使用殼體兼用開關10進行操作時，會按壓或摩擦板狀部22來操作。於殼體20右上之外側的面，形成高低差部24。高低差部24，係將殼體20表面挖鑿成凹狀的形狀。板狀部22的楊氏模數，係例如1～100GPa，較佳係10～100GPa。板狀部22的厚度，係例如1mm。

於殼體20之內側的面，形成L字型而突出的卡鉤部23。卡鉤部23包含第1卡鉤部23a及第2卡鉤部23b，第1卡鉤部23a係由殼體20之內側的面約略垂直突出，而第2卡鉤部23b則約略垂直於第1卡鉤部23a、並且平行於殼體20之內側的面。卡鉤部23係在殼體20形成於2處，2個卡鉤部23形成為其第2卡鉤部23b彼此相向。2個卡鉤部23的距離，與背板40的長度幾乎相同。在2個卡鉤部23所形成之空間，***後文所述之背板40。

背板40係以卡鉤部23而固定於殼體20。背板40呈扁平的長方體形狀，並具有遮蔽住凹部21之開口的大小。背板40係以高剛性的材料構成，例如可以用鋁、不鏽鋼之類的金屬。背板40的楊氏模數，係例如60～300GPa，較佳係100～300GPa。背板40的厚度，係例如1～2mm，較佳係1.5～2mm。

在背板40與板狀部22之間，配置有壓力感測器30與彈性構件50。壓力感測器30與彈性構件50，和背板40同樣地具有扁平的長方體形狀，但大小較背板40更小，而係與板狀部22具有幾乎同樣的大小。壓力感測器30，係施加壓力則電阻值就會變化的電阻變化型壓力感測器。彈性構件50，配置於壓力感測器30與板狀部22之間。彈性構件50的材質係例如：聚氨酯、聚丙烯、丙烯酸等等的發泡體。彈性構件50，厚度在100～1500μm之範圍，25%壓縮應力係0.001～0.5MPa，較佳係0.001～0.1MPa之範圍。彈性構件50，係藉由黏著劑而黏合於壓力感測器30之板狀部22側的面。

殼體兼用開關10，於殼體20係在內側面形成凹部21、卡鉤部23，在外側面形成高低差部24，並於凹部21配置壓力感測器30與彈性構件50，之後在卡鉤部23所形成的空間***背板40，即得以組裝。

若藉由本實施形態之殼體兼用開關10，就不需要以另一構件來作為操作按鈕，也不需要在殼體設置貫穿孔，所以易於組裝。再者，藉由設置高低差部24，就易於得知操作部位。更進一步地，雖然殼體20係高剛性而不易撓曲的材質，但藉由設置凹部21與高低差部24，而使板狀部22之厚度比殼體之其他部分更薄，板狀部22就易於撓曲，而易於對壓力感測器30傳導壓力。

（2）壓力感測器
參照圖4，本實施形態之壓力感測器30，係電阻變化型壓力感測器。壓力感測器30，具有隔著間隙31而配置之上部基材32與下部基材33。分隔件34，發揮固定上部基材32與下部基材33之黏合劑的功能。

於上部基材32，係在與下部基材33相向的面，形成感壓層35。
於下部基材33，係在與上部基材32相向的面，形成第1電極36與第2電極37。第1電極36係例如驅動電極，第2電極37係例如傳感電極（Sense Electrode）。第1電極36與第2電極37具有交互配置之一對梳齒的組合。
又，圖4係繪示未對壓力感測器30施加荷重的狀態，但由於安裝於殼體兼用開關10之際會施加初始荷重，所以會在未按壓壓力感測器30的狀態下，使感壓層35與第1電極36及第2電極37接觸。

上部基材32及下部基材33的材料，係具有可撓性的絶緣性薄膜，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺等。

第1電極36及第2電極37，係例如銀膠或銅膏，較佳係熱硬化型的導電糊料。電極材料亦可係糊料以外的金屬箔、濺鍍膜、蒸鍍膜、層合膜等等。

感壓層35之材料，可以係碳這樣一般性的電阻材料，亦可係壓敏油墨。構成壓敏油墨的組成物，係由電阻值會隨著外力而變化之素材所構成。

一旦操作者按壓了殼體兼用開關10，板狀部22就會撓曲而變形。其結果，由於會隔著彈性構件50而使壓力感測器30也受到按壓，所以相較於未按壓之狀態，上部基材及下部基材會更為密合。如此一來，感壓層35接觸電極的面積就會加大，而電極間的感測器電阻就會減少。

（3）輸入裝置之控制
輸入裝置1，具有：電阻值會隨著所施加之壓力而變化的壓力感測器30、用以驅動壓力感測器的定電壓源100、以及壓力偵測控制部200。

壓力偵測控制部200，包含：用以去除直流成分的高通濾波部210、用以決定基準電位的電阻電路220、用以將輸入訊號放大的運算放大器230、以及用以去除訊號雜訊的低通濾波部240。

為了量測壓力感測器30的電阻值Rfs，而將提升電阻Rpu與壓力感測器電阻Rfs加以串聯，並對兩端施加驅動電壓Vcc。依據Rfs值而決定Rpu與Rfs之間的電壓，再以此為輸入訊號Vi而傳遞至高通濾波部210。

高通濾波部210，係例如串聯電容器與電阻而構成。其阻斷直流成分、及低頻交流電，而只選擇性地讓高頻交流電通過。

於壓力偵測控制部200，會產生源自提升電阻Rpu與壓力感測器電阻Rfs之分壓的直流成分。此直流成分，由於受到感壓層之電阻值或彈性體之壓縮量所左右，所以會隨著各產品個體而個別不同。藉由以高通濾波部210去除此直流成分，而可以只汲取壓力感測器電阻Rfs之變化。去除了直流成分的輸入訊號，會被運算放大器230反向放大。低通濾波部240，係設計成會將源自環境或電源之高頻雜訊加以去除。高通濾波部的截止頻率，係例如0.1Hz；低通濾波部240的截止頻率，係例如100Hz。運算放大器230的放大率，係例如約20倍。

基準電位，係在電阻電路220，依據R4與R5的分壓而決定，再對此基準電位加上輸入訊號之變化而構成輸出訊號Vo並加以輸出。由於基準電位係在設計階段就已知的數值，因此可以藉由對一大於基準電位之比較電位Vth、與Vo進行比較，而輕易地判斷開關的開啟、關閉。

為了降低此電路的耗電量，Rfs與Rpu的電阻以大為佳，較佳係50kΩ～1MΩ。此時，由於輸入部250的阻抗會變高、放大率會下降，所以較佳係***電壓隨動器電路等，而使輸入部250與壓力偵測控制部200分離。

若藉由壓力偵測控制部200，則可以從輸入訊號Vi去除直流成分，所以可以避免壓力感測器30之各個體間的個別不同，而能以運算放大器230將僅只反映了壓力變化之輸入訊號加以放大。由於殼體兼用開關10的板狀部22係由高剛性的材料所構成，所以即使讓板狀部的厚度設為較薄，壓力變化也會很微小；不過藉由上述壓力偵測控制部200般的構成，就可以使微小的壓力變化放大。因此，即使在開關部分採用了沒有按鈕構件的無縫設計，也能以良好的精度來偵測壓力。

又，於上述實施形態，在壓力感測器30，係於同一基材設置2種電極，但電極之配置結構並無限定。例如，亦可將2種電極，分別設置在相向之基材。參照圖6，作為壓力感測器30之變形例的壓力感測器30A，具有隔著間隙31A而配置之上部基材32A及下部基材33A。分隔件34A，發揮固定上部基材32A與下部基材33A之黏合劑的功能。

於上部基材32A，係在與下部基材33A相向的面，形成第1電極36A。第1電極36A係例如驅動電極。於上部基材32A，更進一步地形成感壓層35A，以包覆第1電極36A。
於下部基材33A，係在與上部基材32A相向的面，形成第2電極37A。第2電極37A係例如傳感電極。於下部基材33A，更進一步地形成感壓層35A，以包覆第2電極37A。

於上述實施形態，有在殼體20形成高低差部24，但高低差係不形成亦可。

於上述實施形態，彈性構件50係藉由黏著劑而黏合於壓力感測器30之板狀部22側的面，但彈性構件亦可不黏合於壓力感測器。

於上述實施形態，係使壓力感測器30與另一構件的FPC60連接，但亦可使壓力感測器與FPC為一體。更進一步地，亦可將壓力偵測控制部搭載於FPC60。

於上述實施形態，卡鉤部23係分成2個，但亦可使卡鉤部相連以包覆背板。在此情形，會使背板固定得很牢固，而使壓力易於傳導至壓力感測器。

於上述實施形態，開關部分係設於殼體右上之側面，但設置開關部分的部位並無限定。可以設置在殼體的4邊中之1邊的局部，亦可設置在1邊的全體。更進一步地，可以在1邊之中設置於複數處，亦可設置於相向之2邊或正交之2邊。亦可設置於2處以上。

於上述實施形態，係以智慧型手機為例進行了說明，但輸入裝置並不限定於此。本發明，亦可適用於平板電腦或智慧型手錶等電子設備。

1‧‧‧輸入裝置

2‧‧‧顯示器

10‧‧‧殼體兼用開關

20‧‧‧殼體

21‧‧‧凹部

22‧‧‧板狀部

23‧‧‧卡鉤部

23a‧‧‧第1卡鉤部

23b‧‧‧第2卡鉤部

24‧‧‧高低差部

30、30A‧‧‧壓力感測器

31、31A‧‧‧間隙

32、32A‧‧‧上部基材

33、33A‧‧‧下部基材

34、34A‧‧‧分隔件

35、35A‧‧‧感壓層

36、36A‧‧‧第1電極

37、37A‧‧‧第2電極

40‧‧‧背板

50‧‧‧彈性構件

60‧‧‧FPC

100‧‧‧定電壓源

200‧‧‧壓力偵測控制部

210‧‧‧高通濾波部

220‧‧‧電阻電路

230‧‧‧運算放大器

240‧‧‧低通濾波部

250‧‧‧輸入部

【圖1】本發明實施形態之輸入裝置的示意構成圖。

【圖2】本發明實施形態之輸入裝置的立體圖。

【圖3】在圖2之I－I線上所截斷之殼體兼用開關的剖面圖。

【圖4】本發明實施形態之壓力感測器的剖面圖。

【圖5】本發明實施形態之壓力偵測控制部的電路圖。

【圖6】本發明變形例之壓力感測器的剖面圖。

Claims (7)

1. 一種殼體兼用開關，包括： 殼體，具有會彈性變形之板狀部； 壓力感測器體，配置於該板狀部之該殼體內側的面；以及 背板，配置於該壓力感測器體上。
2. 如申請專利範圍第1項之殼體兼用開關，其中，更包括： 彈性構件，配置在該板狀部與該壓力感測器體之間。
3. 如申請專利範圍第1或2項之殼體兼用開關，其中，該板狀部，係構成於該殼體之凹部的底面部。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之殼體兼用開關，其中，該背板，係藉由從該殼體內側的面突出之卡鉤部而固定。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之殼體兼用開關，其中， 該殼體，係扁平之箱型形狀； 該凹部，係形成於該殼體之側面。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之殼體兼用開關，其中，該壓力感測器體，係隨著按壓力之變化而電阻值就會變化的電阻變化型壓力感測器。
7. 一種輸入裝置，包括： 如申請專利範圍第6項之殼體兼用開關； 電壓源，驅動該壓力感測器體；以及 壓力偵測控制部，具有放大電路，該放大電路包含濾波器，該濾波器將在該壓力感測器體所產生之電壓用作為輸入訊號，並從該輸入訊號去除直流成分。