CN1839551B - 具有照明结构的小键盘 - Google Patents

Abstract

一种照明小键盘(400)，其包括具有多个激励按钮(412)的基本透明的小键盘(420)，基本上并相应地位于该多个激励按钮之下的多个开关(404)，处于该多个激励按钮和该多个开关之间的显示叠层(415)，以及通过将光线辐射穿过该基本透明的小键盘，反射照亮该叠层上符号图案的光源(417)。该显示叠层可包括具有配置为将要在该基本透明的小键盘上显示的符号图案的导体图案的驱动器层(406)、透明导体层(410)以及安置在该透明导体层和该驱动器层间的电子活性墨水层(408)。

Description

具有照明结构的小键盘

对相关申请的交叉引用

2002年1月23日提交的待审批美国专利申请No.10/055,474转让予摩托罗拉公司，并在此引用作为参考。此待审批申请已经于2003年3月27日作为美国专利申请公开No.US2003/0058223 A1而公开。

技术领域

本发明主要涉及用户接口设备，并且更具体地，涉及与这些设备一起使用的照明小键盘与按钮，其中，该键盘与按钮可用于多于一种的操作模式。

背景技术

电子设备在世界范围内得到广泛应用，并且也愈加频繁地使用诸如蜂窝无线电话和个人数据记事本的便携式电子设备。在许多情况下，人们可能具有好几种这样的设备来完成不同的任务。从用户的角度看，使这些设备集成至一个设备中将更加方便。集成将避免必须保存单独的附件、电池等等，并且携带一个设备比携带单独功能的几个设备更加方便。在考虑将这些设备集成至一个设备的方法时会出现的一个问题是用户接口的人体工程学问题。例如，用户期望蜂窝无线电话具有数字键盘，在数字键上具有几个字母字符用于文本输入。相反地，所谓的双向寻呼机和掌上计算机用户习惯于更加传统的“QWERTY”小键盘，其具有类似于计算机键盘和打字机的布局。

电子设备制造商通常制造设备在多于一个国家的市场上销售，并因此具有不同的小键盘或按钮，其语言或字符对应于特定地区内主要语言。这使得对于小键盘和按钮具有不同零件的库存成为必要，还有必要保持单独的“配套元件”，一旦组装它们使得确保合适的配套元件前往目标市场，可以追踪这些设备。

如果在可执行多种功能的集成设备上，该小键盘和按钮可以适应并改变它们的外观，以向用户提供熟悉的接口，这将是其主要优点。类似地，如果小键盘或按钮可以改变其外观，则相同的小键盘可用于不同的语言市场，并且其将仅显示合适的字符或符号。也就是，如果该小键盘是自适应的，则可使用普通小键盘部件，因此消除了针对不同语言市场库存不同小键盘零件的需要。在每一按钮上使用常规的显示技术，例如液晶显示器，使在各种按键和按钮上显示不同的字符或符号成为可能。然而，此方法及其昂贵，并且目前的LCD显示器不是足够柔软，因此与便携式电子设备上常见的气泡开关型小键盘一同使用时不是优化的。在美国专利申请公开No.US2003/0058223 A1中，Tracy等(“Tracy”)说明了一种廉价和机械柔性的自适应小键盘和按钮机构，其可使用低功耗双稳态显示器来实现，例如电子墨水的电泳显示器或胆甾液晶显示器。该Tracy型小键盘为反射型显示器，其基于环境光进行照明，并因此不适合黑暗环境。其他普通使用的小键盘发光方案不再应用，这是因为这些显示器的低透射度造成。如图1所示，这些其它普通的小键盘发光方案10具有位于小键盘16的外表面之上的符号18，其从壳体20中的孔突出。此方案进一步包括金属圆顶或气泡开关14和光源15，例如面向上的电致发光(EL)薄膜，二者均位于印刷电路板12上，如同所示。光源15从小键盘后方提供充足的光线，以照亮这样的小键盘结构。然而，当符号位于金属圆顶或气泡开关与干净的透明按键之间的显示层之上(参加图3)时，前面的或面向上的光源15在这种结构中不再有用或生效。从而，存在提供自适应小键盘和按钮机构的需要，例如在黑暗环境还可照亮的Tracy小键盘。

发明内容

在本发明的第一实施例中，照明小键盘可包括具有多个激励按钮的基本透明的小键盘，多个基本上并相应地位于该多个激励按钮之下的多个开关，位于该多个激励按钮和该多个开关之间的显示叠层以及通过将光线辐射通过该基本透明的小键盘，反射照亮该显示叠层上符号图案的光源。该显示叠层可包括具有配置为将要在该基本透明的小键盘上显示的符号图案的导体图案的驱动器层、透明导体层以及安置在该透明导体层和该驱动器层间的电子活性墨水层。

在本发明的第二实施例中，照明按钮机构可包括用于操作按钮电路以响应该按钮机构激励的开关装置，对应于该开关装置而安置的显示装置以及通过将光线辐射穿过该透明导体层反射照亮该符号图案的光源。该显示装置具有配置为将要在该按钮机构上显示的符号图案的导体图案的驱动器层、透明导体层以及安置在该透明导体层和该驱动器层间的电子活性墨水层。

在本发明的第三实施例中，具有照明小键盘的便携电子设备可包括具有多个激励按钮的基本透明的小键盘，基本上并相应地位于该多个激励按钮之下的多个开关，位于该多个激励按钮和该多个开关之间的显示叠层以及通过将光线辐射通过该基本透明的小键盘，反射照亮该符号图案的光源。该显示叠层可包括具有配置为将要在该基本透明的小键盘上显示的符号图案的导体图案的驱动器层，透明导体层以及安置在该透明导体层和该驱动器层间的电子活性墨水层。该光源可位于该便携电子设备的壳体之下，该壳体与该基本透明的小键盘之间。该多个激励按钮可嵌入至该壳体中对应的多个孔中。

附图说明

图1表示现有的小键盘照明方案的侧面剖视图。

图2表示可根据本发明使用的自适应小键盘组件的分解等轴视图。

图3表示未照亮的现有按钮机构的侧面剖视图。

图4说明根据本发明的照明自适应小键盘的侧面剖视图。

具体实施方式

尽管本说明书以权利要求为结论，其限定认为是新颖和非显而易见的本发明的特征，但是相信通过考虑下面的说明并结合附图，将更好地理解本发明，在各个附图中使用相同的引用标号。

根据本发明的一个实施例提供一种照明自适应小键盘和按钮机构，用于单独使用，或者当一起提供时用于提供一种自适应小键盘。按钮机构可包括允许多于一个的字符在该按钮上显示的显示装置。该显示装置可包括叠层，其具有处于驱动器层和透明导体层间的一层电子活性墨水。该驱动器层具有各种字符形式的导体元件。可重合放置形成不同字符的多于一组的导体元件，并且它们可共享公共的导体元件，这些字符或符号在这里重叠。另外，如果在具有利用不同方向的操作模式的设备上使用，这些字符或符号可不同朝向，使得能够在不同方向上显示不同的字符。当然，重合的字符或符号可相同朝向，这将是在小键盘或按钮上使用不同语言的按钮的情况，这允许用户显示偏好的字符语言集，其中，所有按键或按钮显示特定语言的字符。另外，可通过向叠层辐射光源，照亮这些字符或符号。应当理解，在本发明的构想中，上述叠层仅仅是示例性的，并且其它提供字符或符号的叠层同样可从此处声明的概念中受益。

现在参考图2，示出了可用于本发明示例实施例中的自适应小键盘组件100的分解等轴视图。该自适应小键盘组件100包括具有在其上安置的一系列开关电路103的印刷电路板(PCB)102，一系列根据该PCB的开关电路排列的气泡圆顶104，以及用于将这些气泡圆顶保持在适当位置的粘附层106。该组件进一步包括用于提供显示装置的叠层115，其包括驱动层108、电子活性墨水层110以及透明导体层112。该驱动层108本身为包括由例如聚脂薄膜(Mylar)或聚酰胺(polyamide)制成的柔性绝缘层的叠层。在该柔性绝缘层上安置有导体元件111，例如铜或导电墨水等。该导体元件可形成要在该自适应小键盘的特定按钮或按键上显示的字符或符号段。还有连接至该传导元件的传导迹线(未示出)，用于提供电压或电激励这些导体元件。这些迹线可在该柔性绝缘体的同一侧，或者它们可位于该柔性基板的另一侧或内部，并且通过例如电镀的通孔穿过该柔性绝缘体，这是公知的。

该电子活性墨水层可为电泳材料，并且包括，例如具有相反极性电荷的双色微粒，悬浮在介质中，或封装于包含允许该微粒自由运动的介质的微球体内。电子活性墨水的示例在美国专利No.6,120,588中显示，其转让予E-Ink公司。当向它们施加电压差时，这些具有带电表面的微粒开始运动。在该层的不同位置选择性地施加电压差，引起这些位置的微粒向相反电极移动，并且形成为双色，在此位置显示不同的颜色。在该导体元件和该透明导体层112间经历电压差。该透明导体层112可为一层，例如氧化铟锡。可将该整个层设置为一个电压电位，而将该导体元件111设置为不同的电压电位，从而在该透明导体层112和该导体元件111间产生电场，这将相应地引起双色带电微粒的运动。一开始，所有双色带电微粒将随机悬浮。当电激励这些导体元件111和透明导体层112时，它们之间的微粒将向由它们表面电荷确定的相反方向运动，引起该导体元件111和该透明导体层112间的电子活性墨水的区域看起来以根据导体元件的图案改变图案颜色。一旦到达该颜色状态，则去除该场，并且这些微粒保持在它们的位置。为了擦除该图案，施加具有相反极性的场，使得这些球体旋转至它们的初始位置。此外，应当注意，叠层115仅为示例性的，并且在本发明的预期中还可使用提供符号或字符的其它叠层。例如，该叠层结构可为反射胆甾(cholesteric)液晶显示器，或电致变色显示器，或仅为不变化的印刷图像。在另一替换实施例中，该叠层结构可由液晶显示器替代，其中，从顶部利用触摸屏中常见的透明薄膜，或者相反，从底部利用机械或气泡型激励驱动这些开关或开关电路。如前所述，该叠层还可为E-Ink产品，其包括球体直径仅为0.002英寸的电泳微球体。每个球体中含有悬浮在透明流体中的丰富的黑色(负)和白色(正)精细微粒，其使得在施加外部电压时自由流动的微粒向极性方向旋流。

现在参考图3，示出了没有照明的按钮机构300的侧面剖视图，如美国专利公开No.US2003/0058223 A1所公开。这里示出的按钮机构与在图2中示出的小键盘组件兼容。按钮机构的这种特定实施例利用印刷电路板(PCB)302和气泡开关304设计，如同普通的那样。该PCB为常规制造的PCB，并且上面具有开关电路303，其为电气连接至控制电路的导体，控制电路用于检测该气泡开关304何时与该开关电路303接触。该气泡开关304为由导电材料制造的圆顶结构。当按下该气泡开关304时，其与该开关电路303接触并导通电路，这由控制电路检测，如同常规的那样。与该开关装置相一致安置的为显示装置，其包括形成叠层315的驱动器层306、电子活性墨水层308以及透明导体层310。该电子活性墨水层308安置在该驱动器层和透明导体层之间。该显示叠层315是柔性的，使得可以按下气泡圆顶304。该按钮机构可仅与该显示叠层315和气泡开关304作用，但在优选实施例中，该按钮机构进一步包括根据气泡开关304安置的透明激励部件312，使得该显示装置位于气泡开关304与该透明激励部件312之间。该透明激励部件312接触该显示叠层315，并通过放置该按钮的设备的壳体314保持在适当位置。最后，该透明激励部件312可具有凸起的外表面316，以提供放大效果，和与该设备壳体的触觉差异。

现在参考图4，示出了根据本发明的照明小键盘或按钮机构400的侧面剖视图。此外，此处示出的按钮机构与在图2中示出的小键盘组件兼容，但对于本发明也可使用其它小键盘组件。按钮机构的这种特定实施例利用印刷电路板(PCB)402和气泡开关404设计，如同普通的那样。该PCB为常规制造的PCB，并且上面具有开关电路403，其为电气连接至控制电路的导体，控制电路用于检测该气泡开关404何时与该开关电路403接触。该气泡开关404可为由导电材料制造的圆顶结构。当按下该气泡开关404时，其与该开关电路403接触并导通电路，这由控制电路检测，如同常规的那样。与该开关装置相一致安置的为显示装置，或叠层415，其包括共同形成叠层415的驱动器层406、电子活性墨水层408以及透明导体层410。在该显示装置或叠层415的上表面上，具有可选的防眩(AG)硬涂覆层421，施加其降低第一表面反射和/或防止对于该叠层的上表面的机械损伤。该可选的硬涂覆层可最大化该显示组件的实际活性层的反射，或者降低从该保护表面反射的光，其不携带任何显示信息。该电子活性墨水层408安置在该驱动器层406和透明导体层410之间。该活性墨水层408可为电泳显示器和胆甾液晶显示器中的一个，该透明导体层410可由氧化铟锡制成，并且该驱动器层406可由绝缘层形成，例如聚脂薄膜或聚酰胺，在该绝缘层上安置有多个导体元件。该显示叠层415优选为柔性的，使得可以按下气泡圆顶404。该按钮机构400可仅与该显示叠层415和气泡开关404作用，但在优选实施例中，该按钮机构进一步包括安置在该壳体414的孔418中并与气泡开关404对应的透明激励部件412，使得该显示装置位于气泡开关404与该透明激励部件412之间。该透明激励部件412接触该显示叠层415，并通过放置该按钮的设备的壳体414保持在适当位置。该透明激励部件412可具有凸起的外表面416，以提供放大效果，和与该设备壳体的触觉差异。

再一次地参考图4，为了向可由该叠层415生成的字符或符号提供有效的照明，诸如电致发光灯(EL)薄膜、具有发光二极管的薄型模制塑料导光管或薄膜型有机发光二极管(OLED)器件的光源417可位于产品壳体414与基本透明小键盘420或可作为一部分基本透明小键盘420的透明激励部件412之间的产品壳体414之下。光源的至少一个发光表面应当面对该反射显示叠层。该产品壳体414的内表面优选地具有凸起表面，并且光源417也具有所示的凸起表面形状。注意，该产品的内表面和对应的光源可具有任意数量的几何形状，并且本发明不应当受到此处公开的示例设计的限制。光源417通过将光线辐射穿过基本透明小键盘420，反射照明该符号图案。该基本透明小键盘420可进一步包括隆起413或者模制在该基本透明小键盘420中的其它结构，以更好地向具有该符号图案的区域引导光线。该隆起413(或其它结构)实际上可位于光源417之下。该公开的结构优选地最大化了照射在该反射显示器的按键符号区域上的光线，并且该反射光提高了黑暗环境中符号或字符的可读性。可优化显示器表面与光源(例如EL薄膜或者引用的其它示例)的间隙，用于符号或字符更好的照明，并且用于来自该光源的更好的功率性能。

从而，本发明解决了提供照明小键盘和按钮机构的问题。尽管表示和说明了本发明的优选实施例，但要明白，本发明并不限制于此。本领域的技术人员可进行大量的修改、变化、变形、替代和等效，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神与范围。

此外，上面的说明仅作为示例，目的并不是在任何方面限制本发明，除了权利要求中阐述的之外。

Claims (10)

1.一种照明小键盘，包括：

基本透明的小键盘，其具有多个激励按钮；

多个开关，其基本上并相应地位于所述多个激励按钮之下；

显示叠层，其位于所述多个激励按钮和所述多个开关之间，所述显示叠层通过所述基本透明的小键盘提供将要显示的符号图案，其中所述显示叠层为反射显示叠层并且可被控制为显示不同的符号图案；以及

光源，其通过将光线辐射穿过所述基本透明的小键盘，反射照亮所述符号图案。

2.权利要求1所述的照明小键盘，其中，所述显示叠层包括驱动器层，该驱动器层具有导体图案，多个导体元件配置为将要在所述基本透明的小键盘上显示的符号图案，反射显示叠层还包括透明导体层以及安置在所述透明导体层和所述驱动器层间的电子活性墨水层。

3.权利要求1所述的照明小键盘，其中，所述光源是电致发光灯薄膜、具有发光二极管的薄型模制塑料导光管或薄膜型有机发光二极管器件中的一个。

4.权利要求3所述的照明小键盘，其中，所述光源的至少一个发光表面面向所述显示叠层。

5.权利要求3所述的照明小键盘，其中，所述光源位于放置所述多个激励按钮的产品壳体之下，其中，所述光源进一步定位于所述产品壳体与所述基本透明小键盘之间，并且其中，所述产品壳体的至少一部分具有凸起表面，并且所述光源的至少一部分也具有凸起表面形状。

6.权利要求1所述的照明小键盘，其中，所述基本透明的小键盘进一步包括模制在所述基本透明小键盘中的隆起，以更好地向具有符号图案的区域引导光线。

7.权利要求6所述的照明小键盘，其中，所述隆起实际上位于所述光源之下。

8.权利要求1所述的照明小键盘，其中，所述基本透明的小键盘之上的所述多个激励按钮中的每一个都包括凸起的外表面。

9.权利要求1所述的照明小键盘，其中，所述多个开关为多个气泡开关。

10.权利要求2所述的照明小键盘，其中，所述电子活性墨水层为电泳显示器、胆甾液晶显示器或电致变色显示器中的一个，所述透明导体层为氧化铟锡，并且所述驱动器层为绝缘层，在所述绝缘层上安置有多个导体元件。

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