專利名稱：開關(guān)配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸入裝置。這種裝置可以代替或者補(bǔ)充包括多個(gè)鍵的常規(guī)鍵盤的一部分。這種裝置尤其可以用于便攜裝置例如移動(dòng)電話中。這種裝置使得包括這種裝置的設(shè)備容易被用戶化。
背景技術(shù)：
例如用在便攜電話上的鍵盤裝置包括許多單個(gè)的鍵。在便攜電話上的一般的鍵盤通常包括用于數(shù)字0～9的鍵以及專用鍵*和#。通常還提供有附加的菜單和功能鍵，例如音量控制、光標(biāo)控制和呼叫回答/拒絕鍵。
為了使微處理器控制響應(yīng)利用這些鍵進(jìn)行的輸入的電話，需要以某種方式用信號(hào)通知微處理器一個(gè)給定的鍵已被按下或被啟動(dòng)。在最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)鍵應(yīng)當(dāng)包括一個(gè)開關(guān)，因此每個(gè)鍵需要其自身單獨(dú)連接到微處理器上。
這種連接方案將包括和微處理器的大量的離散的連接，使得對(duì)微處理器的輸入的數(shù)量過大。為了降低微處理器的尺寸和成本，需要能夠減少與微處理器相連的離散連接的數(shù)量。
對(duì)這個(gè)問題的已知的解決方案是在使信號(hào)輸入到微處理器之前多路傳輸所述信號(hào)。多路傳輸涉及對(duì)來自鍵的信號(hào)進(jìn)行處理，使得所需的離散信號(hào)線的數(shù)量可被減少。
多路傳輸?shù)囊环N形式涉及把每個(gè)鍵分配給行和列的交點(diǎn)。用這種方式，在任何給定的時(shí)間，通過監(jiān)測(cè)哪個(gè)行以及哪個(gè)列被連接，可以檢測(cè)到鍵被按下。
這種配置被稱為鍵矩陣。這種矩陣使用許多開關(guān)，這些開關(guān)被設(shè)置用于在給定的行和列之間產(chǎn)生短路。通過連續(xù)地監(jiān)測(cè)與每個(gè)行和列相關(guān)的信號(hào)線，可以檢測(cè)到所述短路。
開關(guān)的一種合適的形式被稱為“鍵圓頂”。其如圖1a所示，并且呈位于例如印刷電路板(PCB)110的合適底板的表面上的接點(diǎn)120的上方的中空?qǐng)A頂100的形狀。在其正常的靜止?fàn)顟B(tài)下，圓頂遠(yuǎn)離接點(diǎn)120，因而不進(jìn)行連接。然而，當(dāng)通過用戶啟動(dòng)一個(gè)鍵按壓圓頂時(shí)，圓頂發(fā)生彈性變形，如圖1b所示，因而在鍵的按下期間在圓頂和接點(diǎn)之間保持電接觸。圓頂通常由塑料材料制造，其內(nèi)表面被金屬化或進(jìn)行其它的處理以便導(dǎo)電。
作用在鍵圓頂上的壓力通常利用在鍵圓頂上方固定就位并且可從設(shè)備的外部接近的鍵間接地施加。所述鍵通常具有向用戶表明其功能的圖案。
一旦鍵上的壓力被釋放，彈性的鍵圓頂恢復(fù)其原來的構(gòu)型，因而在鍵圓頂100和接點(diǎn)100之間的電連接被切斷。
鍵盤矩陣包括許多這種鍵圓頂100，一種典型的配置示于圖2。其中示出了適用于便攜電話的常規(guī)數(shù)字鍵盤的鍵盤矩陣。字母A、B和C表示矩陣的列，數(shù)字1，2，3，4表示矩陣的行。
按照這種鍵的通常的布局，標(biāo)號(hào)為“1”的鍵位于在列A和行1的交點(diǎn)的標(biāo)號(hào)為A1的鍵圓頂?shù)纳戏?；?biāo)號(hào)為“2”的鍵位于鍵圓頂A2的上方；并且依此類推，直到標(biāo)號(hào)為“#”的鍵位于鍵圓頂C4的上方。
任何給定的行中的所有鍵圓頂電連接在一起。例如，鍵圓頂A1，B1和C1被印刷電路板上的沿水平方向延伸的跡線連接在一起。這些跡線在圖2中用實(shí)線表示。
在任何給定的列中位于底板的表面上的接點(diǎn)120被電連接在一起。例如，位置A1，A2，A3和A4處的接點(diǎn)被所示的沿垂直方向延伸并部分位于PCB的內(nèi)層上的跡線連接在一起。這些跡線在圖2中用虛線表示。
這個(gè)例子中具有設(shè)置在4行×3列的矩陣中的12個(gè)單獨(dú)的鍵?？梢岳斫?，這種配置使得節(jié)省了5條信號(hào)線；而不具有12條信號(hào)線(每條線與每個(gè)鍵相關(guān))，現(xiàn)在只有7條信號(hào)線(每條線與各自的行或列相關(guān))。
如果設(shè)備的用戶按下標(biāo)號(hào)為5的鍵，圓頂B2將被按下，因而實(shí)現(xiàn)列B和行2之間的電連接。所述連接通過如下方式由處理器檢測(cè)到，即按照順序?qū)γ總€(gè)列信號(hào)線(A，B，C)施加電壓，然后監(jiān)測(cè)行信號(hào)線(1，2，3，4)，觀察在所述電壓下它們是否呈現(xiàn)信號(hào)。如果在所述電壓下它們都不呈現(xiàn)信號(hào)，則在所述行和那一列之間未建立電連接，這樣，可以檢測(cè)鍵的按壓，并根據(jù)需要可以進(jìn)行解碼。
連續(xù)地重復(fù)所述過程，以便檢測(cè)任何的鍵按壓，可以總結(jié)如下
對(duì)第m行信號(hào)線施加電壓監(jiān)測(cè)第1列信號(hào)線鍵按壓？監(jiān)測(cè)第2列信號(hào)線鍵按壓？監(jiān)測(cè)第n列信號(hào)線鍵按壓？增加m并重復(fù)上述過程。
便攜電話上通常具有例如菜單鍵和功能鍵的非數(shù)字鍵，如前所述，也可以構(gòu)成矩陣的一部分，即使它們對(duì)用戶而言可以不呈現(xiàn)矩陣狀的構(gòu)型，即，術(shù)語“矩陣”指的是連接方式，而不必是對(duì)用戶而言的相關(guān)開關(guān)的實(shí)際外觀。
當(dāng)前的便攜電話一般使用共具有10個(gè)用于和裝置的微處理器相連的信號(hào)線。信號(hào)線的數(shù)量可以支持多達(dá)25(5×5)個(gè)鍵。即，沒有使用所有可能的連接。
便攜電話越來越多地結(jié)合了與通話不直接相關(guān)的功能。例如，現(xiàn)在便攜電話通常配備有個(gè)人檔案夾功能(例如Nokia9110Communicator)。還可以得到具有玩計(jì)算機(jī)游戲的能力的便攜電話。隨著便攜電話顯示器的例如顏色范圍、尺寸和分辨率的能力增加，可以提供更先進(jìn)的游戲。
對(duì)于為電話用戶提供可與專用游戲裝置相比的游戲經(jīng)歷所遇到的問題是由輸入鍵的構(gòu)型而引起的用戶輸入方面的限制。輸入鍵的構(gòu)型一般由設(shè)備的主要功能確定，在這種情況下該主要功能是通話。因而，這種設(shè)備需要以用戶所熟悉的方式設(shè)置的數(shù)字鍵盤。這可能和用于游戲的鍵盤的要求不相容。此外，使用鍵圓頂?shù)逆I的觸覺響應(yīng)可能不適用于游戲，在游戲中這些鍵可能被以相當(dāng)高的頻率重復(fù)地操作。
專用的手持游戲裝置例如圖3所示的Nintendo Gameboy為用戶提供了最適于進(jìn)行游戲的構(gòu)型的輸入鍵。這種構(gòu)型和對(duì)于電話功能是最佳的構(gòu)型十分不同。
圖3表示具有顯示器310的游戲控制柄300。在顯示器的下方提供有幾個(gè)游戲控制鍵，其中包括包括對(duì)應(yīng)于4個(gè)不同的方向的4個(gè)不同的開關(guān)的方向控制器320；兩個(gè)特定游戲控制鍵330；以及兩個(gè)系統(tǒng)控制鍵340。
在便攜電話領(lǐng)域中，公知的是為電話提供用戶可改變的前蓋使得電話的用戶能夠定制電話的外觀。這種蓋對(duì)于本申請(qǐng)的申請(qǐng)人生產(chǎn)的幾種電話是可以得到的，例如5110電話、3210電話和3310電話。
不過，雖然殼體的外觀可以不同，但是，各自鍵的功能是用戶不能規(guī)定的每個(gè)鍵的位置由其相應(yīng)的鍵圓頂?shù)墓潭ǖ奈恢么_定，這些鍵圓頂構(gòu)成在PCB下面的鍵矩陣的一部分。
這如圖4所示，其中示出了Nokia5110便攜電話的分解的示意圖。這種電話具有本體部分400，其中含有與便攜電話相關(guān)的所有的電子電路。
用戶可拆卸的前蓋420適用于與電話的本體配合。前蓋420可以具有各種表面裝飾效果，例如不同發(fā)顏色、紋理和圖案。
前蓋420具有若干個(gè)孔430，每個(gè)孔對(duì)應(yīng)于設(shè)置在塑料材料的鍵墊410上的一個(gè)鍵，在裝配時(shí)，所述鍵墊安裝在前蓋420和本體400之間。使得鍵墊410上的每個(gè)鍵位于設(shè)置在電話本體上的相應(yīng)的鍵圓頂100的正上方。因而，當(dāng)組裝電話時(shí)，在通過前蓋中的孔伸出的鍵上的壓力可能引起在電話本體中的相關(guān)的鍵圓頂開關(guān)的啟動(dòng)。
由圖4可以清楚地看出，用戶通過電話的前蓋可以接近的鍵的位置通過相應(yīng)的鍵圓頂?shù)奈恢梦ㄒ坏卮_定，這些鍵必須和所述鍵圓頂協(xié)同操作才能工作。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種開關(guān)配置，包括被設(shè)置在底板上的多個(gè)開關(guān)，每個(gè)開關(guān)包括可彈性變形的導(dǎo)電的圓頂，以便與所述底板上的相應(yīng)的接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電連接；以及多個(gè)信號(hào)線，其用于連接微處理器，以便通過信號(hào)告知開關(guān)的操作，其中所述開關(guān)如下設(shè)置，使得任何給定開關(guān)的操作在所述多個(gè)信號(hào)線中的兩個(gè)之間形成唯一的電連接，并使得所述多個(gè)信號(hào)線的每一個(gè)和各自圓頂?shù)膶?dǎo)電表面電氣相連。
用這種方式設(shè)置所述開關(guān)矩陣，使得信號(hào)線能夠從圓頂?shù)耐獠勘砻娼咏瑥亩沟媚軌蛲ㄟ^圓頂本身和微處理器直接連接，圓頂作為彈性的電連接器。用這種方式，可以簡(jiǎn)單地為設(shè)備附加一個(gè)具有不同的鍵配置的新蓋，并且不需用戶采取任何特殊的步驟便可以和微處理器實(shí)現(xiàn)連接。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種用于連接到具有多個(gè)以預(yù)定圖案設(shè)置的鍵圓頂?shù)碾娮釉O(shè)備上的蓋，所述蓋包括多個(gè)接點(diǎn)，其位置使得其能夠和所述電子設(shè)備的導(dǎo)電鍵圓頂對(duì)準(zhǔn)；在所述多個(gè)接點(diǎn)的各自接點(diǎn)之間的間斷的電通路；以及多個(gè)用戶可接近的鍵，它們?nèi)缦屡帕?，使得所述多個(gè)鍵的各自鍵的啟動(dòng)在所述多個(gè)接點(diǎn)的各對(duì)接點(diǎn)之間完成電通路。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，特別是前蓋的所述的蓋的優(yōu)點(diǎn)在于，在其上的鍵的布局獨(dú)立于下方的電子設(shè)備上的鍵圓頂?shù)奈恢?。這使得能夠?qū)驹O(shè)備附加新的蓋，每個(gè)新蓋最適于一種特定的操作?？梢蕴峁┳钸m于進(jìn)行游戲、文本輸入或者常規(guī)數(shù)字鍵布局不是最佳選擇的任何其它特定操作的蓋。
所述的蓋提供一個(gè)未完成的電路網(wǎng)絡(luò)，這些電路通過用戶操作一個(gè)給定的鍵時(shí)完成。用這種方式，借助于通過所述設(shè)備的導(dǎo)電鍵圓頂直接接近微處理器，可以向微處理器發(fā)出信號(hào)，告知哪個(gè)鍵已被按下。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種便攜無線電話，包括具有多個(gè)開關(guān)的本體部分，每個(gè)開關(guān)包括一個(gè)可以彈性變形的導(dǎo)電圓頂；以及可以與所述本體部分相連的可拆卸的蓋，以便與所述的圓頂協(xié)同操作，并且具有多個(gè)用戶可操作的鍵，其中在所述蓋上的鍵的相對(duì)位置獨(dú)立于所述圓頂?shù)南鄬?duì)位置。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，使得制造者能夠供應(yīng)具有缺省的前蓋和鍵配置的例如便攜電話的裝置。各自鍵開關(guān)可配置成以類似于現(xiàn)有技術(shù)的鍵開關(guān)的方式工作，即借助于在鍵上用手指施加壓力而使鍵圓頂變形，從而與下方接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電連接。這種缺省的前蓋的成本可以是相當(dāng)?shù)偷摹?br> 除去這種缺省的操作方式之外，可以提供具有適合于特定用途的不同的鍵配置的另一容易更換的前蓋。這種蓋的鍵配置不受在電話的本體上設(shè)置的鍵圓頂?shù)奈恢玫南拗啤？梢允惯@種前蓋能夠用于在電話上使用的不同的應(yīng)用。這種應(yīng)用的例子可以是游戲。用戶可以購買或者下載用于這種電話的游戲。作為選擇，該用戶可以購買具有最適于進(jìn)行游戲的鍵配置的新前蓋。
按照本發(fā)明的第四方面，提供一種用于檢測(cè)多個(gè)開關(guān)之一的啟動(dòng)的檢測(cè)器，每個(gè)開關(guān)被設(shè)置用于在多個(gè)信號(hào)線的兩個(gè)信號(hào)線之間形成唯一的電連接，其中所述檢測(cè)器被設(shè)置成對(duì)所述多個(gè)信號(hào)線的每個(gè)信號(hào)線依次施加一個(gè)已知的信號(hào)；并監(jiān)測(cè)所述多個(gè)信號(hào)線中的其余的信號(hào)線是否具有所述已知的信號(hào)。
在現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)矩陣中，通過在任何一行和任何一列之間產(chǎn)生電連接來向微處理器表示一個(gè)鍵被按下。因而，對(duì)于具有m行和n列的矩陣，可以支持總共為m×n個(gè)開關(guān)。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，電話的微處理器能夠檢測(cè)和說明任何兩個(gè)單線之間的電連接，而不管它們是兩個(gè)行信號(hào)線或者是兩個(gè)列信號(hào)線。通過提供具有一種開關(guān)配置的前蓋，借以使得在任何兩個(gè)單線之間產(chǎn)生電連接，可以增加由微處理器支持的鍵的數(shù)量，而不需相應(yīng)地增加所需的信號(hào)線的數(shù)量。
這個(gè)結(jié)果是在使用簡(jiǎn)單的鍵圓頂矩陣結(jié)構(gòu)的情況下不同信號(hào)線之間的連接的數(shù)量被限制的直接結(jié)果。眾所周知，當(dāng)具有n+m個(gè)信號(hào)線時(shí)，可能具有的開關(guān)的最大數(shù)量是n×m。
不過，當(dāng)連接不受這種限制時(shí)，可被支持的開關(guān)的數(shù)量由熟知的用于計(jì)算組合的公式nCr給出，其中在這種情況下，n＝信號(hào)線的數(shù)量，r＝2(因?yàn)橐⒁粋€(gè)鍵按下必須使兩個(gè)信號(hào)線相連)。
計(jì)算nCr的數(shù)學(xué)公式是nCr=n!(n-r)!r!--(1)]]>對(duì)于任何給定數(shù)量的信號(hào)線，如果在它們?nèi)魏蝺蓚€(gè)之間可以進(jìn)行連接，與只能在信號(hào)線的兩個(gè)限定的子組(例如行和列)的單獨(dú)的元件之間進(jìn)行連接相比，可以支持更多的開關(guān)。
在使用矩陣開關(guān)配置的現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，連接通過鍵圓頂和下面的接點(diǎn)之間的實(shí)際短路來實(shí)現(xiàn)，即在開關(guān)配置內(nèi)實(shí)體上實(shí)現(xiàn)連接。
本發(fā)明的實(shí)施例使得能夠進(jìn)行略微遠(yuǎn)離實(shí)際的開關(guān)矩陣的連接。在所述的一些實(shí)施例中，在可拆卸的前蓋中實(shí)現(xiàn)物理連接，即遠(yuǎn)離開關(guān)矩陣進(jìn)行連接，但是仍然通過構(gòu)成開關(guān)矩陣的一部分的鍵圓頂?shù)慕橘|(zhì)和微處理器連通。


為了更好地理解本發(fā)明和本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)的效果，現(xiàn)在只以舉例的方式參照

本發(fā)明，其中圖1a和1b是在啟動(dòng)前后現(xiàn)有技術(shù)的鍵圓頂?shù)慕孛鎴D；圖2表示包括多個(gè)鍵圓頂開關(guān)的鍵開關(guān)矩陣的現(xiàn)有技術(shù)的配置；圖3表示現(xiàn)有技術(shù)的手持游戲控制柄；圖4表示具有可互換的前蓋的現(xiàn)有技術(shù)的便攜電話的裝配體的分解的示意圖；圖5表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的鍵開關(guān)矩陣和相關(guān)的連接；圖6表示圖5的開關(guān)配置的可能的互連；圖7表示具有按照本發(fā)明的實(shí)施例的可拆卸的前蓋的便攜電話的局部截面圖；以及圖8表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的所有可能的開關(guān)配置。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的鍵開關(guān)矩陣示于圖5。所示的矩陣具有3列和4行，因而能夠適應(yīng)12(3×4)個(gè)開關(guān)，如圖所示?；镜牟僮鞣绞饺缜懊驷槍?duì)圖2所示的矩陣所述，即按下鍵圓頂500使其彈性變形，因而與PCB表面上的相應(yīng)接點(diǎn)510實(shí)現(xiàn)連接。這個(gè)連接暫時(shí)連接開關(guān)所在的交點(diǎn)上的行和列。這個(gè)互連可以如前所述被檢測(cè)和說明，以便對(duì)鍵的按壓作出反應(yīng)。
與現(xiàn)有技術(shù)的鍵圓頂不同，本發(fā)明的實(shí)施例的鍵圓頂由金屬材料制成，或者由在內(nèi)外表面上進(jìn)行過導(dǎo)電處理以便使所述表面電氣連接在一起的塑料材料制成。
圖5的矩陣和現(xiàn)有技術(shù)的矩陣之間的差別在于行和列的構(gòu)造方式以及開關(guān)的哪些元件(鍵圓頂或接點(diǎn))被永久地互連。
在圖5所示的實(shí)施例中，可以看出在鍵圓頂500和接點(diǎn)510之間的連接和圖2的現(xiàn)有技術(shù)的矩陣中所示的連接具有很大的不同。在現(xiàn)有技術(shù)的矩陣中，在給定的行中的所有的鍵圓頂是相互互連的，在給定的列中的所有接點(diǎn)也是相互互連的。
在圖5中，各自行和列的互連是行1KD-A；KD-B；Con-C。
行2KD-A；KD-B；KD-C。
行3KD-A；KD-B；KD-C。
行4Con-A；Con-B；KD-C。
列ACon-1；Con-2；Con-3；KD-4。
列BCon-1；Con-2；Con-3；KD-4。
列CKD-1；Con-2；Con-3；Con-4。
上面使用的命名法意味著，例如，在行1中在列A的鍵圓頂、列B的鍵圓頂以及列C的接點(diǎn)之間永久互連。同樣的命名法適用于所有的其它行和列。
圖5的實(shí)線互連線表示在PCB表面上的跡線，虛線互連線表示在PCB的內(nèi)層上布線的跡線。需要使跡線在內(nèi)層上布線，使得在某些信號(hào)線之間不會(huì)發(fā)生永久的短路。
通過使用這種連接配置，需要和現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中相同數(shù)量的信號(hào)線，因而可以實(shí)現(xiàn)同樣經(jīng)濟(jì)的和處理器的連接。不過，按照本發(fā)明的實(shí)施例可以幫助實(shí)現(xiàn)大量的處理器的外部連接。這種連接可以借助于與導(dǎo)電的鍵圓頂?shù)谋┞兜谋砻孢M(jìn)行電接觸來實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中，鍵圓頂?shù)耐獗砻嬉话闶遣粚?dǎo)電的，或者即使是導(dǎo)電的，也不是所有的信號(hào)線都能用這種方式接近，因?yàn)橐恍┬盘?hào)線只和底板上的接點(diǎn)相連，使得它們不能被接近以便實(shí)現(xiàn)外部連接。
本發(fā)明的實(shí)施例使得所有的鍵墊連接都能從外部接近以便用于其它用途。另一種用途的例子是為移動(dòng)電話附加新的前蓋。與圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)的可更換的前蓋不同，按照本發(fā)明的實(shí)施例的可更換的前蓋通過鍵圓頂?shù)谋┞侗砻婵梢岳门c鍵墊矩陣連接的可得到的連接，從而使得不同構(gòu)型的鍵能夠在新的前蓋上被采用。鍵的配置不受電話上的鍵圓頂?shù)奈恢玫南拗?，如現(xiàn)有技術(shù)的可更換的前蓋那樣。用這種方式，可以附加新的蓋，這些新蓋專門設(shè)計(jì)用于特定的功能，其中鍵設(shè)置在最佳的位置上，并具有規(guī)定的觸覺響應(yīng)。
這種蓋的例子可以是最適于進(jìn)行游戲的蓋，其可以具有類似于圖3所示的游戲控制柄的鍵布局。這種蓋的鍵可以具有最適于進(jìn)行游戲的特性。例如，對(duì)于特定類型的游戲，可以用某種方式設(shè)計(jì)觸覺響應(yīng)。
圖5所示的連接的配置只是示例性的，同樣通過鍵圓頂?shù)膶?dǎo)電表面以實(shí)現(xiàn)每個(gè)信號(hào)線可利用的所需效果的其他配置也是可以的。
此外，本發(fā)明的實(shí)施例使得在可更換的前蓋上能夠支持更多的開關(guān)。使用現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單的矩陣開關(guān)配置并依賴于鍵圓頂?shù)淖冃危荒茉谌魏涡行盘?hào)線和任何列信號(hào)線之間形成電連接。然而，微處理器能夠檢測(cè)任何兩個(gè)信號(hào)線之間的電連接，而不管它們是行還是列。
按照本發(fā)明的實(shí)施例的前蓋和現(xiàn)有技術(shù)的解決方案相比可以利用更復(fù)雜的開關(guān)配置，因?yàn)槠洳皇苤辉诟髯孕泻土行盘?hào)線之間進(jìn)行連接的限制。
這由圖6進(jìn)行說明。第一個(gè)方塊550表示當(dāng)圖5的開關(guān)配置以現(xiàn)有技術(shù)的方式操作時(shí)的12個(gè)可能的連接，即根據(jù)使鍵圓頂彈性變形并接觸下面的接點(diǎn)檢測(cè)連接。垂直的線表示在行信號(hào)線(1，2，3，4)和列信號(hào)線(A，B，C)之間的可能的連接。
當(dāng)圖5的開關(guān)配置以按照本發(fā)明的具有相應(yīng)地設(shè)置的前蓋的實(shí)施例的方式操作時(shí)，可以支持附加的開關(guān)組合。這些額外的連接組合示于圖6的第二個(gè)方塊560中。這些連接是除第一個(gè)方塊所示的連接之外的連接，第一個(gè)方塊所示的連接仍然是可能的。其中垂直線也表示可能的連接。注意此時(shí)不再是只有行信號(hào)線可與列信號(hào)線連接。任何信號(hào)線都可與其它的信號(hào)線相連。
在所示的例子中，利用現(xiàn)有技術(shù)的4×3矩陣的配置，7個(gè)信號(hào)線可以支持12個(gè)開關(guān)。然而按照本發(fā)明的實(shí)施例，使用同樣的7個(gè)信號(hào)線，可以支持21個(gè)開關(guān)。21這個(gè)數(shù)字是由前面給出的公式(1)得到的，使其中的n＝7，r＝2。
不同于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的矩陣所述的檢測(cè)方法，其中依次激勵(lì)每個(gè)列信號(hào)線，并且按照順序監(jiān)測(cè)行信號(hào)線，以便確定是否由于按下一個(gè)鍵而已建立連接，本發(fā)明的實(shí)施例在操作時(shí)依次激勵(lì)每個(gè)信號(hào)線(A，B，C，1，2，3，4)，并依次監(jiān)測(cè)每個(gè)其余的信號(hào)線，以便確定是否已實(shí)現(xiàn)連接。
例如，所述的過程可以是信號(hào)線A上施加有電壓監(jiān)測(cè)信號(hào)線B鍵按下？監(jiān)測(cè)信號(hào)線C鍵按下？監(jiān)測(cè)信號(hào)線1鍵按下？
監(jiān)測(cè)信號(hào)線2鍵按下？監(jiān)測(cè)信號(hào)線3鍵按下？監(jiān)測(cè)信號(hào)線4鍵按下？信號(hào)線B施加有電壓監(jiān)測(cè)信號(hào)線A鍵按下？監(jiān)測(cè)信號(hào)線C鍵按下？等等。
用這種方式，通過對(duì)微處理器進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，便可以檢測(cè)任何兩個(gè)信號(hào)線之間的連接，而不管它們是行信號(hào)線還是列信號(hào)線。這種檢測(cè)處理能夠在任何類型的前蓋的情況下進(jìn)行操作，而不管其是用現(xiàn)有技術(shù)的方式，根據(jù)各自鍵圓頂開關(guān)的按壓進(jìn)行操作，還是按照本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行操作，其中鍵圓頂開關(guān)不被按壓，而是被用作連接信號(hào)線的接點(diǎn)。
由于按照本發(fā)明的實(shí)施例能夠支持前蓋上的更多的鍵，便可以提供標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)鍵盤，而不需增加用于連接微處理器所需的信號(hào)線的數(shù)量。
信號(hào)線的典型的數(shù)量是10個(gè)。使用公式(1)，在10個(gè)信號(hào)線的情況下(n＝10)，可以支持45個(gè)不同的開關(guān)。這大于足以支持整個(gè)字母數(shù)字鍵盤所需的鍵的數(shù)量。
圖7表示連接于按照本發(fā)明實(shí)施例的電話本體上的前蓋的截面圖。所示的前蓋是用戶可拆卸的，并且可以配置成能夠以“卡合”的方式實(shí)現(xiàn)連接，或者，用戶需要利用工具來連接或拆下前蓋。用于連接的合適的裝置的細(xì)節(jié)在同時(shí)轉(zhuǎn)讓的專利EP 0883955A中進(jìn)行披露。
不同于圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)的前蓋，圖7的前蓋可以配置成使其具有的鍵配置不同于與之相連的電話表面上的鍵圓頂?shù)呐渲?。這是因?yàn)樗銮吧w上的鍵的啟動(dòng)不依賴于鍵圓頂?shù)膹椥宰冃?，以便?shí)現(xiàn)接觸和對(duì)電話的微處理器發(fā)送信號(hào)，告知鍵已被按下。因此，前蓋上的鍵不需要設(shè)置在電話的本體上的任何特定的鍵圓頂?shù)恼戏健?br> 而是通過在與微處理器相連的信號(hào)線之間實(shí)現(xiàn)直接連接來通知微處理器鍵被按下。這是可能的，這是因?yàn)殒I圓頂以如下方式構(gòu)造，使得每個(gè)信號(hào)線與鍵圓頂配置的導(dǎo)電圓頂直接相連。實(shí)際上，鍵圓頂作為能夠直接與微處理器相連的電接點(diǎn)。這與現(xiàn)有技術(shù)的解決方案形成對(duì)照，在現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中，鍵圓頂只作為開關(guān)進(jìn)行操作，而不像這里所述的那樣。現(xiàn)有技術(shù)的裝置不能按照本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行操作，因?yàn)樵谀欠N方式下，信號(hào)線不能從外部接近。
按照本發(fā)明的實(shí)施例的前蓋結(jié)合有鍵墊矩陣電路，該電路不同于電話的矩陣電路。該電路以類似于電話的矩陣電路的方式操作，但是可以使用不同類型的開關(guān)。前蓋矩陣電路的操作在后面參照?qǐng)D8進(jìn)行說明?；旧?，前蓋的每個(gè)鍵對(duì)應(yīng)于集成在前蓋中的開關(guān)。這些開關(guān)排列成使得任何給定開關(guān)的啟動(dòng)都會(huì)引起兩個(gè)信號(hào)線之間的電連接。
兩個(gè)信號(hào)線之間的電連接反映到與微處理器相連的兩個(gè)信號(hào)線(A，B，C，1，2，3，4)之間的電連接。
圖7表示通過與電話相連的前蓋的截面圖。部分600和部分610形成電話本體的部分。部分620～680形成可以拆卸的前蓋的部分。
當(dāng)沒有前蓋時(shí)被暴露的電話本體600的前表面是例如印刷電路板(PCB)的底板，在其上設(shè)置有若干個(gè)鍵圓頂610。
前蓋連接在電話本體上，所述前蓋具有不由電話上的鍵圓頂610的位置規(guī)定的鍵配置。前蓋具有暴露的表面620，根據(jù)需要，其可以具有顏色或圖案。前表面620具有若干個(gè)孔，通過這些孔露出用戶可操作的鍵630。這些鍵可以被單獨(dú)地或者作為鍵墊由硅橡膠或類似材料制成。鍵的暴露的表面可以具有向用戶表示該鍵的功能的圖例。鍵的后表面640具有連接其上或者整體形成的導(dǎo)電元件。合適的元件的例子可以是所謂的“碳片”。這是一種由導(dǎo)電碳構(gòu)成的盤形元件。
當(dāng)鍵630被按下時(shí)，片640和PCB 660的上表面上的導(dǎo)電跡線650接觸。PCB可以使用已知的方法制造，所述跡線可以是刻蝕的銅或印刷的銀或任何其它合適的材料。
與跡線650接觸的片640的作用是在兩個(gè)原先未連接的跡線之間形成電連接。產(chǎn)生的效果類似于按下在前面討論過的現(xiàn)有技術(shù)中的鍵圓頂開關(guān)的效果，即所形成的連接在兩個(gè)信號(hào)線之間實(shí)現(xiàn)，并且是與特定的鍵630相對(duì)應(yīng)的唯一指示。然而，所述的連接不限于在行信號(hào)線和列信號(hào)線之間。
圖8表示用于可與便攜電話連接的前蓋中的一種可能的開關(guān)配置，其具有7個(gè)與微處理器相連的信號(hào)線。每個(gè)信號(hào)線(A，B，C，1，2，3，4)與各自鍵圓頂?shù)耐獠繉?dǎo)電表面相連，如前所述。每個(gè)信號(hào)線還通過彈性連接器680與前蓋中的PCB 660上的跡線650相連。
彈性連接器680的構(gòu)型使得能夠?qū)︽I圓頂610施加足夠的力，從而確?？煽康碾娺B接，但是施加的力又不如此之大，以至于使其發(fā)生彈性變形并和其下面的接點(diǎn)連接。按照現(xiàn)有技術(shù)，使用具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸并按照標(biāo)準(zhǔn)方法制造的元件，需要相當(dāng)于150克的質(zhì)量的力，使鍵圓頂產(chǎn)生足夠的變形，以便實(shí)現(xiàn)接觸。相當(dāng)于80克質(zhì)量的力便足以確保彈簧連接器680和鍵圓頂610之間的可靠的連接，同時(shí)不會(huì)使鍵圓頂變形。
不同于現(xiàn)有技術(shù)的解決方案，所述跡線可以設(shè)置成使得兩個(gè)暴露的接點(diǎn)位于PCB 660上，位于鍵630的正下方。當(dāng)鍵630被按下時(shí)，鍵的導(dǎo)電的后部640使兩個(gè)接點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)電連接，因而在兩個(gè)信號(hào)線之間形成連接。
圖8表示使用7個(gè)信號(hào)線可以實(shí)現(xiàn)的所有21種連接。在圖8的方案中，信號(hào)線A可與B，B，1，2，3，4連接，信號(hào)線B可與A，C，1，2，3，4連接，對(duì)于其它信號(hào)線，依此類推。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)前蓋的功用，其包括一個(gè)光導(dǎo)器件670，所述光導(dǎo)器件至少是部分透明的，并且能夠使來自電話本體上的光源(未示出)的光通過，從而照亮前蓋的鍵630。由于同樣原因，PCB 660也可以使用透光的材料制造。跡線650占據(jù)PCB的相當(dāng)小的面積，因而不在很大程度上影響光的通過。
本發(fā)明包括這里披露的任何新的特征及其組合，這些特征或者是被明確地披露了，或者被廣義地給出了，而不管其是否涉及要求保護(hù)的發(fā)明，或者減輕了任何的或所有的要解決的問題。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)配置，包括被設(shè)置在底板上的多個(gè)開關(guān)，每個(gè)所述開關(guān)包括可彈性變形的導(dǎo)電的圓頂，以便與所述底板上的相應(yīng)的接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電連接；以及多個(gè)信號(hào)線，其用于連接微處理器，以便通過信號(hào)告知開關(guān)的操作，其中所述開關(guān)設(shè)置成使得任何給定開關(guān)的操作在所述多個(gè)信號(hào)線中的兩個(gè)之間形成唯一的電連接，并使得所述多個(gè)信號(hào)線的每一個(gè)與各自圓頂?shù)膶?dǎo)電表面電氣相連。
2.一種用于連接到具有多個(gè)以預(yù)定圖案設(shè)置的鍵圓頂?shù)碾娮釉O(shè)備上的蓋，所述蓋包括多個(gè)接點(diǎn)，其位置使其能夠與所述電子設(shè)備的導(dǎo)電鍵圓頂對(duì)準(zhǔn)；在所述多個(gè)接點(diǎn)的各自接點(diǎn)之間的間斷的電通路；以及多個(gè)用戶可接近的鍵，該鍵排列成使得所述多個(gè)鍵的各自鍵的啟動(dòng)在所述多個(gè)接點(diǎn)的各對(duì)接點(diǎn)之間完成電通路。
3.如權(quán)利要求2所述的蓋，其特征在于，所述多個(gè)接點(diǎn)的每一個(gè)是彈性接點(diǎn)，并設(shè)置成使得當(dāng)所述蓋與電子設(shè)備相連時(shí)，所述接點(diǎn)提供足夠的接觸力，從而提供電連接，但是所述接觸力不是如此之大，以至于使得所述鍵圓頂顯著變形。
4.如權(quán)利要求2或3所述的蓋，其特征在于，單個(gè)鍵的位置獨(dú)立于電子設(shè)備的多個(gè)鍵圓頂?shù)娜魏我粋€(gè)的位置。
5.如權(quán)利要求2～4任一項(xiàng)所述的蓋，其特征在于，所述蓋包括比電子設(shè)備具有的鍵圓頂較多的鍵。
6.如權(quán)利要求2～5任一項(xiàng)所述的蓋，其特征在于，所述的鍵設(shè)置用于控制電子游戲。
7.如權(quán)利要求2～6任一項(xiàng)所述的蓋，其特征在于，對(duì)于字母表的每個(gè)字母，提供一個(gè)唯一的鍵。
8.如權(quán)利要求7所述的蓋，其特征在于，所述鍵設(shè)置成標(biāo)準(zhǔn)鍵盤。
9.如權(quán)利要求2～8任一項(xiàng)所述的蓋，其特征在于，所述蓋設(shè)置為可以由電子設(shè)備的用戶拆下。
10.如權(quán)利要求2～9任一項(xiàng)所述的蓋，其特征在于，所述蓋是前蓋。
11.如權(quán)利要求2～10任一項(xiàng)所述的蓋，其特征在于，包括光導(dǎo)器件，其用于使來自電子設(shè)備的表面的光能夠通過所述的蓋。
12.如權(quán)利要求2～11任一項(xiàng)所述的蓋，其特征在于，通過短路連接兩個(gè)不連續(xù)的電通路的鍵的導(dǎo)電部分完成電通路。
13.一種便攜電子設(shè)備，包括具有如權(quán)利要求1所述的開關(guān)配置的本體部分和如權(quán)利要求2～12任一項(xiàng)所述的蓋。
14.一種便攜無線電話，包括具有多個(gè)開關(guān)的本體部分，每個(gè)開關(guān)包括可以彈性變形的導(dǎo)電圓頂；以及可拆下的蓋，其包括用于與所述本體部分連接并用于與所述鍵圓頂協(xié)同操作的裝置，并具有多個(gè)用戶可操作的鍵，其中在所述蓋上的鍵的相對(duì)位置獨(dú)立于所述圓頂?shù)南鄬?duì)位置。
15.一種可拆下的用于連接到如權(quán)利要求14所述的便攜電話上的蓋。
16.一種檢測(cè)器，其用于檢測(cè)多個(gè)開關(guān)的一個(gè)開關(guān)的啟動(dòng)，每個(gè)開關(guān)設(shè)置用于產(chǎn)生在多個(gè)信號(hào)線的兩個(gè)信號(hào)線之間形成唯一的電連接，其中所述檢測(cè)器設(shè)置成對(duì)所述多個(gè)信號(hào)線的每個(gè)信號(hào)線依次施加一個(gè)已知的信號(hào)；并監(jiān)測(cè)所述多個(gè)信號(hào)線中的其余的信號(hào)線是否具有所述已知的信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的檢測(cè)器，其特征在于，所述檢測(cè)器與微處理器整體形成。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種開關(guān)配置。所述開關(guān)配置包括設(shè)置在底板上的多個(gè)開關(guān)，每個(gè)所述開關(guān)具有可彈性變形的導(dǎo)電的圓頂，其用于與所述底板上的相應(yīng)的接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電連接；以及多個(gè)信號(hào)線，其用于連接微處理器，以便通過信號(hào)告知一個(gè)開關(guān)的操作。其中所述開關(guān)設(shè)置成使得任何給定開關(guān)的操作在所述多個(gè)信號(hào)線中的兩個(gè)之間形成唯一的電連接，并使得所述多個(gè)信號(hào)線的每一個(gè)與各自圓頂?shù)膶?dǎo)電表面電氣相連。還披露了一種用于便攜電子設(shè)備的蓋，其具有多個(gè)用戶可操作的鍵。這些鍵可以通過利用導(dǎo)電圓頂形成的電連接與設(shè)備中的微處理器相連。
文檔編號(hào)H01H13/807GK1516884SQ01823363
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者A·R·比克, P·巴羅克拉夫, G·溫格特, H·L·豪斯, A R 比克, 蘅死 , 裉, 豪斯 申請(qǐng)人:諾基亞有限公司