薄膜鍵盤及製造該薄膜鍵盤的方法
2023-06-04 08:53:01 1
專利名稱：薄膜鍵盤及製造該薄膜鍵盤的方法
技術領域：
本發明涉及鍵盤和模製技術，更加具體的說，本發明涉及一種薄膜鍵盤和製造該薄膜鍵盤的方法。
背景技術：
電子裝置例如無線電話在尺寸上大大減小。這些裝置包括鍵盤，鍵盤也必須在尺寸上減小。具體的說，這些電子裝置的製造商要求鍵盤要非常薄。人們在嘗試著減小這些鍵盤的尺寸和厚度的過程中遇到了多種困難。
根據構造薄鍵盤的一個方法，鍵是被粘結到一個塑料薄膜上的。但是，鍵常常不能粘結得很充分，特別在鍵和薄膜是由不同材料製成的情況下(例如鍵由ABS製成，而薄膜由聚碳酸酯或聚酯製成)。
另一種製造鍵盤的方法是插入模製設計(IMD)技術。根據該技術，在薄膜中形成一個腔室，而在該腔室中模製成鍵。但是，結果是，薄膜位於鍵盤外面，而且圖形被印刷在薄膜上。使用IMD技術製造的鍵盤的一個缺點在於，薄膜在保持圖形質量的同時可以進行拉伸的程度有限。使用IMD技術製造的鍵的尺寸(即高度)也會受到限制。
因此，需要一種薄膜鍵盤，在該薄膜鍵盤中，即使當所使用的材料沒有粘結得很好時，鍵也可以保持固定於薄膜的頂面。
發明內容
根據上述的需求，本發明提供了一種薄膜鍵盤，和製造該薄膜鍵盤的方法。根據本發明一個發明，薄膜鍵盤包括一個保持件薄片，該保持件薄片由薄膜材料製成，而且具有一個頂面和一個底面。該保持件薄片包括至少一個孔和至少一個保持件固定部，其中，該孔穿過薄膜材料，該保持件固定部由一部分薄膜材料形成，並且從頂面向上延伸。至少一個鍵帽被模製到保持件薄片的頂面上，而且包圍著保持件固定部。鍵帽包括一個鍵帽固定部，該鍵帽固定部模製穿過薄膜材料中的孔，以便於使鍵帽固定部和保持件固定部可以機械地將鍵帽固定到保持件薄片。
根據本發明另一個方面，薄膜鍵盤包括一個保持件薄片，該保持件薄片由薄膜材料製成，而且具有一個頂面和一個底面。該保持件薄片包括多個鍵帽連接區域。鍵帽在相應鍵帽連接區域被模製到保持件薄片頂面上。這些鍵帽圍繞著部分薄膜材料進行模製，以便於使鍵帽可以機械地固定到保持件薄片。
根據一個實施例，薄膜材料優選為一種塑料，例如聚碳酸酯或聚酯，而且厚度範圍是約0.005in(0.127mm)到0.010in(0.254mm)。鍵帽優選由塑料製成，例如聚碳酸酯、聚碳酸酯/ABS混合物、或者ABS。
保持件薄片的一個實施例包括多個孔，這些孔在鍵帽連接區域穿過薄膜材料延伸。鍵帽圍繞著其進行模製的薄膜材料的部分包括圍繞著所述孔的薄膜材料的邊緣。鍵帽圍繞其進行模製的這些部分的薄膜材料也包括多個翼片，這些翼片從薄膜材料中切割而成，並且從頂面向上延伸。
根據本發明另一個方面，一種製造薄膜鍵盤的方法包括以下步驟，在薄膜材料上形成至少一個鍵帽連接區域，而各個鍵帽連接區域包括至少一個模製材料通道區域。將薄膜材料放到模製工具中，該模製工具具有至少一個鍵帽模製腔室，以便於各個模製材料通道區域分別位於各個鍵帽模製腔室中。模製材料穿過薄膜材料中的模製材料通道區域注射，而且被注入到鍵帽模製腔室中，以便於至少一個鍵帽被模製到薄膜材料頂面上。模製材料圍繞著一部分薄膜材料流動，以便於鍵帽可以機械地固定到薄膜材料。然後，可以從薄膜材料中切割出保持件薄片的輪廓，以便於將鍵模製到保持件薄片上。
在一個優選方法中，形成各個鍵帽連接區域的過程包括形成至少一個穿過薄膜材料的孔。將保持件薄片放在模製工具中，而孔位於鍵帽模製腔室和一個固定件模製腔室之間，以便於模製材料可以流動穿過各個孔，並且包圍薄膜材料的邊緣。形成鍵帽連接區域的過程也優選包括從薄膜材料切割出至少一個翼片，以形成材料通道區域。優選的是，模製工具包括一個用來注入模製材料的澆口。優選的是，將保持件薄片插入到模製工具中的過程包括穿過材料通道區域插入澆口，以便於澆口將翼片推到鍵帽模製腔室中。模製材料圍繞著各個翼片流動。
根據本發明另一個方面，一種製造薄膜鍵盤的方法包括以下步驟，在薄膜材料上形成多個鍵帽連接區域，以便於各個鍵帽連接區域包括至少一個孔和至少一個材料通道區域。將薄膜材料放入模製工具中，該模製工具包括一個凹側和一個凸側，該凹側具有鍵帽模製腔室，而該凸側具有固定件模製腔室。保持件薄片設置成可以使孔位於相應鍵帽模製腔室和固定件模製腔室之間，並且可以使材料通道區域位於相應鍵帽模製腔室中。模製材料穿過薄膜材料中的材料通道區域進行注射，並且被注入到鍵帽模製腔室中。模製材料穿過所述孔流動到固定件模製腔室中，以便於鍵帽被模製到薄膜材料頂面上，而且可以機械地固定到薄膜材料上。
根據一種方法，形成材料通道區域的過程包括從薄膜材料切割出翼片。根據另一種方法，形成材料通道區域的過程包括從薄膜材料形成成形孔部。
附圖簡述通過閱讀下面結合附圖的詳細說明，可以更好地理解本發明的這些和其它特徵和優點，其中附
圖1是根據本發明一個實施例的薄膜鍵盤的俯視圖；附圖2是根據本發明一個實施例的薄膜鍵盤的側部橫截面圖；附圖3是一種薄膜材料的俯視圖，該薄膜材料是用來根據本發明的一種方法形成保持件薄片的；附圖4是薄膜材料的俯視圖，該薄膜材料上具有鍵帽連接區域，這些鍵帽連接區域是根據本發明一種方法形成在薄膜材料上的；附圖5是一種翼片的放大俯視圖，該翼片是根據本發明一種方法形成在保持件薄片中的；
附圖6是形成在保持件薄片中的翼片的側部橫截面圖；附圖7是一種模製工具的橫截面圖，該模製工具中根據本發明一種方法放有一個保持件薄片；附圖8是根據本發明一個實施例的鍵的橫截面圖，該鍵是模製到保持件薄片上的；附圖9是根據本發明一個替換實施例的成形孔部的放大橫截面圖；附圖10是根據本發明另一個實施例的鍵的橫截面圖，該鍵是模製到保持件薄片上的。
具體實施例方式
根據本發明一個實施例，附圖1所示的薄膜鍵盤10包括一個保持件薄片20和多個鍵帽26，這些鍵帽被固定到保持件薄片20上。該示例性薄膜鍵盤10設計成可以用在無線電話和其它用途中。但是，根據本發明製造的鍵盤可以具有其它形狀，結構和布置，以適合用於其它類型裝置中。雖然所示的薄膜鍵盤10具有某一數量的鍵帽26，但是可以將任何數量的鍵帽26固定到保持件薄片20。
附圖2更加詳細地顯示出，保持件薄片20具有頂面22和底面24。優選的是，鍵帽26優選被模製到保持件薄片20的頂面22上，以使鍵帽26的材料圍繞著部分保持件薄片20進行模製，這一點將在下面進行更加詳細的描述。各個鍵帽26的優選實施例包括至少一個鍵帽固定部30，該鍵帽固定部延伸穿過保持件薄片20的底面24，並且與該底面接合。鍵帽固定部30在無線電話或使用鍵帽10的其它裝置中也用作致動件。保持件薄片20的優選實施例包括至少一個保持件固定部32，該保持件固定部延伸到各個鍵帽26的材料中。
該示例性實施例顯示了兩個保持件固定部32和一個鍵帽固定部30，這些保持件固定部延伸到各個鍵帽26中，而鍵帽固定部從各個鍵帽延伸，以牢固地固定鍵帽26。但是，任何數量的保持件固定部32都可以延伸到鍵帽26中，而且任何數量的鍵帽固定部30都可以從鍵帽26延伸。例如，如圖1所示的中心鍵帽26a包括兩個鍵帽固定件/致動件部30，但是沒有任何保持件固定部32。根據另一個替換實施例，鍵帽26可以只使用保持件固定部32進行固定，但是卻沒有使用任何鍵帽固定件/致動件部30。
保持件薄片20由薄膜材料製成，優選由塑料製成，例如聚碳酸酯或者聚酯材料。鍵帽26也優選由塑料製成，例如聚碳酸酯、ABS、或者聚碳酸酯/ABS混合物。也可以考慮使用其它類型的材料來製造保持件薄片20和鍵帽26。
下面參考附圖3-7，描述一種製造薄膜鍵盤10的方法。保持件薄片20由薄膜材料36形成(附圖3)。該薄膜材料36優選是一種塑料，例如聚碳酸酯或者聚酯，其厚度範圍是大約0.005in(0.127mm)到0.010in(0.254mm)，最優選的厚度是約0.005in(0.127mm)。薄膜材料一個實施例是被稱作T2F類型的高穩定聚碳酸酯，這可以從GE塑料(GE Plastics)獲得。其它熱穩定薄膜也適用於這個工序。薄膜材料36優選包括多個對齊孔38，這些孔穿過薄膜材料36，以用銷對齊固定模製工具。
衝切薄膜材料36，形成鍵帽連接區域40(附圖4)。各個鍵帽連接區域40包括至少一個孔42，該孔切穿過薄膜材料36。各個鍵帽連接區域40也包括至少一個模製材料通道區域43(例如澆口位置)，模製材料就是穿過該區域進行注入的，這一點將在下面更加詳細地進行描述。在一個實施例中，從薄膜材料36切割出一個翼片44(附圖5和6)，以形成材料通道區域43。優選的是，翼片44具有多個側部，這些側部朝著鉸接點向內逐漸變細，從而使翼片端部較寬。這種錐形設計使翼片44可以更加牢固地固定在鍵帽26中，而且防止翼片44從鍵帽26中滑出。翼片44的一個例子的長度是大約0.035in(0.889mm)。
雖然該示例性實施例顯示了形成在各個鍵帽連接區域40中的一個孔42和兩個翼片44，但是可以根據理想數量的鍵帽固定部30和/或保持件固定部32而形成任何數量的孔42和/或翼片44。此外，孔42和/或翼片44可以以各種位置和方向形成。在另一個實施例中，例如在中心鍵帽26a的鍵帽連接區域40上，可以在沒有翼片的情況下形成材料通道區域43a(例如澆口位置)。作為替換，可以在有翼片44卻沒有孔42的情況下形成鍵帽連接區域40。
在另一個實施例中，穿過薄膜材料36形成成形孔部46(附圖9)，以形成材料通道區域43。成形孔部46通常呈圓錐形，而且在薄膜材料36上方延伸。在一個實施例中，成形孔部46的內徑大約是0.025in(0.635mm)，並且在薄膜材料36上方延伸了大約0.015in(0.381mm)。
然後，將薄膜材料36放到模製工具50(附圖7)中。模製工具50的優選實施例包括一個凹側52和一個凸側56，該凹側具有鍵帽模製腔室54，而該凸側具有固定件模製腔室58。雖然圖中只顯示了一套腔室54和58，但是優選的是，模製工具50所包括的腔室54，58適合於要模製到保持件薄片20上的各個鍵帽26。根據鍵帽26的形狀和要致動的觸覺特徵，鍵帽模製腔室54和固定件/致動件模製腔室58可以具有不同的形狀和尺寸。模製工具50還包括注入通道60和澆口62，這些通道和澆口延伸到相應的鍵帽模製腔室54中。也可以考慮模製工具50的其它實施例。
將薄膜材料36放在模製工具50中，以便於各個孔42位於相應鍵帽模製腔室54和固定件/致動件模製腔室58之間。優選的是，各個澆口62將至少一個翼片44b推開，以形成材料通道區域43，該材料通道區域可以容納澆口62(即翼片44b用作澆口門)。優選的是，翼片44b相對於保持件薄片20形成一個角度α，該角度的範圍是大約30°到120°，最優選的角度是大約45°。
然後，使模製材料(例如塑料)穿過各個注入通道60和澆口62進行注射，而且這些模製材料流到各個鍵帽模製腔室54中。模製材料填充鍵帽模製腔室54，穿過薄膜材料36中的孔42，並且填充固定件/致動件模製腔室58，該固定件/致動件模製腔室在孔42周圍包圍薄膜材料36的邊緣45。模製材料也圍繞著翼片44流動，以形成保持件固定部32。
在附圖10所示的另一個實施例中，翼片44a的方向與翼片44b相同(即翼片44a面向翼片44b)。在該實施例中，模製材料在翼片44a下方流動，以防止翼片44a在模製過程中向下摺疊。
當模製材料變硬時，移開模製工具50的凹側52和凸側56。在該實施例中，優選的是，澆口分離部66在鍵帽26主體中，而多餘材料從澆口分離部66的位置上去除。飛邊(flashing)也要從鍵帽26去除。鍵帽固定件/致動件部30在保持件薄片20下方延伸，而且靠著保持件薄片20的底面24進行固定。在該實施例中，翼片44被模製在鍵帽26中，以形成保持件固定部32。
在一個替換實施例中，成形孔部46(參見附圖9)可以被模製在鍵帽26中。在該實施例中，模製材料流到成形孔部46的圓錐形體中，以形成固定部或者鉚接頭。
然後，用多種修整技術對薄膜鍵盤10進行修飾，例如金屬電鍍法，油漆法，篩網或頁式印刷法(pad printing)，和雷射蝕刻法。也可以考慮選擇其它修飾方法。由於在模製後直接在鍵帽26上進行修飾，而且沒有拉伸薄膜，所以根據本發明製造的鍵盤能保持圖形質量。
在模製操作以後，從薄膜材料36上切割出保持件薄片20的輪廓，例如使用衝切方法進行切割。此外，還在保持件薄片20上切割出一個或者多個附加孔68。雖然該優選方法是在最後的衝切操作中切割出保持件薄片20的輪廓，但是也可以在模製操作之前就切割好保持件薄片輪廓。然後，可以將根據上述方法製造的薄膜鍵盤10裝配到電子裝置中。
在一個實施例中，鍵帽26的長度大約是7mm，寬度是大約2.5mm。本發明方法使鍵帽26可以模製成相對無限制的高度(與IMD工藝相比)。在一個實施例中，鍵帽26的高度範圍可以是大約1.5mm到10mm的範圍內。示例性鍵盤固定件/致動件部30的直徑大約是0.061in(1.5mm)，但是設計者可以調節這個尺寸，以滿足設計的致動需求和要致動的基底。鍵帽26的其它尺寸也落在本發明的範圍中。
因此，本發明薄膜鍵盤能夠滿足當前電子裝置的小尺寸需求，同時使鍵帽能牢固地進行安裝。
本領域普通技術人員可以作出多種修改和替換，這些修改和替換被認為是落在本發明範圍中，本發明的範圍只受到以下權利要求書的限制。
權利要求
1.一種薄膜鍵盤，包括一個保持件薄片，該保持件薄片由薄膜材料製成，而且具有一個頂面和一個底面，所述保持件薄片包括至少一個孔，該孔延伸穿過所述薄膜材料，和至少一個保持件固定部，該保持件固定部由所述薄膜材料的一部分形成，這部分薄膜材料從所述頂面向上延伸；以及至少一個鍵帽，該鍵帽被模製到所述保持件薄片頂面上，而且圍繞著所述保持件固定部，所述鍵帽包括一個鍵帽固定部，該鍵帽固定部穿過所述薄膜材料中的所述孔模製，從而使所述鍵帽固定部和所述保持件固定部將所述鍵帽機械地固定到所述保持件薄片上。
2.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述薄膜材料是塑料。
3.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述薄膜材料選自由聚碳酸酯材料和聚酯材料組成的組。
4.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述薄膜材料的厚度範圍是大約0.005in到0.010in。
5.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述薄膜材料的厚度大約是0.005in。
6.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述鍵帽由塑料製成。
7.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，製造所述鍵帽的材料選自由聚碳酸酯、聚碳酸酯/ABS混合物、和ABS組成的組中的一種材料。
8.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述鍵盤用在電子裝置中，而且所述鍵帽固定部構成致動件。
9.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述鍵帽由ABS材料製成，而且所述薄膜材料是聚碳酸酯材料。
10.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述鍵帽固定部靠著所述保持件薄片的所述底面進行固定。
11.根據權利要求1所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述保持件固定部包括一個翼片，該翼片是從所述薄膜材料中切割出來的。
12.一種薄膜鍵盤，包括一個保持件薄片，該保持件薄片由薄膜材料製成，而且具有一個頂面和一個底面，所述保持件薄片包括多個鍵帽連接區域；以及多個鍵帽，這些鍵帽在相應的所述鍵帽連接區域處模製到所述保持件薄片頂面上，其中，所述鍵帽圍繞著所述薄膜材料的多個部分進行模製，以便於所述鍵帽機械地固定到所述保持件薄片上。
13.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述保持件薄片包括多個孔，這些孔在所述鍵帽連接區域處延伸穿過所述薄膜材料，而且，所述薄膜材料的部分包括在所述孔周圍的所述薄膜材料的邊緣，所述鍵帽就是圍繞所述薄膜材料的部分進行模製的。
14.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述鍵帽圍繞著其進行模製的所述薄膜材料的部分包括多個翼片，這些翼片是從所述薄膜材料中切割出來的，而且從所述頂面向上延伸。
15.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述薄膜材料是塑料。
16.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述薄膜材料選自由聚碳酸酯材料和聚酯材料組成的組。
17.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述薄膜材料的厚度範圍是大約0.005in到0.010in。
18.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述薄膜材料的厚度大約是0.005in。
19.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述鍵帽由塑料製成。
20.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，製造所述鍵帽的材料選自由聚碳酸酯、聚碳酸酯/ABS混合物、和ABS組成的組中的一種材料。
21.根據權利要求12所述的薄膜鍵盤，其特徵在於，所述鍵帽由ABS材料製成，而且所述薄膜材料是聚碳酸酯材料。
22.一種製造薄膜鍵盤的方法，包括在薄膜材料上形成至少一個鍵帽連接區域，各個所述鍵帽連接區域包括至少一個模製材料通道區域；將所述薄膜材料放到模製工具中，該模製工具具有至少一個鍵帽模製腔室，以便於各個所述模製材料通道區域分別位於各個所述鍵帽模製腔室中；穿過所述薄膜材料中的所述模製材料通道區域注入模製材料，並將模製材料注入到所述鍵帽模製腔室中，使至少一個鍵帽被模製到所述薄膜材料的頂面上，而且，所述模製材料圍繞著所述薄膜材料的一部分流動，以便於所述鍵帽機械地固定到所述薄膜材料上。
23.根據權利要求22所述的方法，還包括從所述薄膜材料切割保持件薄片的輪廓，以便於所述鍵帽被模製到所述保持件薄片上。
24.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述模製材料選自由聚碳酸酯、聚碳酸酯/ABS混合物、和ABS組成的組。
25.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述薄膜材料選自聚碳酸酯材料和聚酯材料組成的組。
26.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，形成各個所述鍵帽連接區域的過程包括形成至少一個穿過所述薄膜材料的孔，而且，將所述保持件薄片放在所述模製工具中，此時，所述孔位於所述鍵帽模製腔室和固定件模製腔室之間，以便於所述模製材料穿過各個所述孔，並圍繞所述薄膜材料邊緣流動。
27.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，形成所述鍵帽連接區域的過程包括從所述薄膜材料切割至少一個翼片，以形成所述材料通道區域，而且所述模製材料圍繞各個所述翼片流動。
28.根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述模製工具包括一個澆口，該澆口用來注入所述模製材料，而且，將所述保持件薄片插入所述模製工具的過程包括穿過所述材料通道區域插入所述澆口，以使所述澆口將所述翼片推到所述鍵帽模製腔室中。
29.一種製造薄膜鍵盤的方法，包括在薄膜材料上形成多個鍵帽連接區域，各個所述鍵帽連接區域包括至少一個孔和至少一個模製材料通道區域；將所述薄膜材料放到模製工具中，該模製工具包括一個凹側和一個凸側，該凹側具有鍵帽模製腔室，而該凸側具有固定件模製腔室，其中，所述保持件薄片設置成可以使所述孔位於相應的所述鍵帽模製腔室和所述固定件模製腔室之間，並且可以使所述材料通道區域位於相應的所述鍵帽模製腔室中；以及穿過所述薄膜材料中的所述模製材料通道區域注入模製材料，並將模製材料注入到所述鍵帽模製腔室中，其中，所述模製材料穿過所述孔並流到固定件模製腔室中，以使鍵帽被模製到所述薄膜材料的頂面上，並且被機械地固定到所述薄膜材料上。
30.根據權利要求29所述的方法，其特徵在於，所述薄膜材料選自由聚碳酸酯材料和聚酯材料組成的組，而且所述模製材料包括ABS。
31.根據權利要求29所述的方法，其特徵在於，形成所述材料通道區域的過程包括從所述薄膜材料切割翼片；所述模製工具的所述凸側包括多個澆口，這些澆口用來注入所述模製材料；而且，將所述薄膜材料插入到所述模製工具中的過程包括穿過相應的所述材料通道區域插入所述澆口，以使所述澆口將相應的翼片移動到相應的所述鍵帽模製腔室中，而且所述模製材料圍繞所述翼片流動。
32.根據權利要求29所述的方法，其特徵在於，形成所述材料通道區域的過程包括從所述薄膜材料形成多個成形孔部；所述模製工具的所述凸側包括多個澆口，這些澆口用來注入所述模製材料；而且，將所述薄膜材料插入所述模製工具的過程包括穿過相應的所述材料通道區域插入所述澆口，以使所述模製材料圍繞所述成形孔部流動。
33.根據權利要求29所述的方法，還包括從所述薄膜材料切割保持件薄片輪廓的過程，以使所述鍵帽被模製到所述保持件薄片上。
全文摘要
一種薄膜鍵盤(10)，包括一個保持件薄片(20)和多個鍵帽(26)，這些鍵帽被模製到保持件薄片上的鍵帽連接區域，以便於這些鍵可以機械地固定到保持件薄片。保持件薄片(20)由薄膜材料製成，例如聚碳酸酯或聚酯，而且各個鍵帽連接區域包括至少一個孔和/或至少一個保持件固定部(32)。鍵帽(26)由塑料模製而成，例如聚碳酸酯或聚酯，ABS或聚碳酸酯/ABS混合物。將薄膜材料放在模製工具中，並且將塑料注入到鍵帽模製腔室中，以便於塑料穿過孔和/或圍繞保持件固定部(32)流動，由此將鍵帽(26)固定到保持件薄片(20)。
文檔編號H01H13/702GK1561626SQ02819088
公開日2005年1月5日 申請日期2002年8月28日 優先權日2001年8月31日
發明者克里斯多福·沃爾夫, 史蒂文·鄧納姆 申請人:跨國資源公司