CN101990754B - 键垫和屏幕结构以及组装方法 - Google Patents

Abstract

一种模块，包括键垫和屏幕盖。所述模块适于用在包括屏幕和至少一个按键的设备中。所述模块包括含有所述键垫和所述屏幕盖的统一体。

Description

键垫和屏幕结构以及组装方法

技术领域

本申请涉及一种模块、设备和更容易组装设备的方法，更具体地，涉及一种模块、使用这种模块的设备、和组装键垫和屏幕盖的方法。

背景技术

通常，例如移动电话、音乐和媒体播放器、游戏控制台、相机等的电子设备配备有一组键和显示器。

这种设备通常在口袋或手提包中携带，在其中他们与例如硬币、钥匙等的其他对象接触，并且在这种接触中，存在刮划设备的高度风险。这些设备还通常在各种环境随身携带，因此通常承受尘土、潮湿或其他污染物，如果容许他们进入设备则可能损坏设备。因此，保护设备至关重要。

通常，一组按键或键板通过在上面具有一个或多个顶帽的印刷线路板(PWB)实现。这些顶帽与键板接触，通常由橡胶构成，其转而连接至物理按键。有时候，键垫本身被形成来提供实际的按键。这是例如Nokia3250^TM的情况。提供键垫和顶帽(多个)之间的接触，以通过键垫上的突起或柱塞从键垫延伸来与顶帽相互作用。在按压键时，键按压在键垫上，该键垫转而经由柱塞按压在顶帽上，并且电路检测到已按压与所述顶帽关联的按键。键垫用于防止电子设备的内部进入水气、灰尘和其他颗粒。

为了在键被按动或压下时让键垫弯曲、折曲或临时变型，以便可将按压行为传播至顶帽，键垫需要是易弯曲的，并且同时它需要向用户提供某些触觉反馈，以便用户可感知他何时将键按压至激活顶帽的点。硬式键垫将不传达这种感觉，并且还很有可能同时压下周围的顶帽。

诸如上述便携式电子设备中使用的显示器通常通过液晶显示器(LCD)屏幕或类似物实现。为了防止屏幕进入灰尘、受到刮划和其他物理影响，使用盖。自然地，为了使用户能够看到屏幕的内容，这个盖需要是透明的，并且优选地是防刮划的。

参见图1，以这种方式制造具有橡胶键垫102和透明屏幕盖103的某种目前的移动电话101。用于键垫102的材料通常是硅(橡胶)和/或热塑性聚氨酯(TPU)，两者都是弹性和易弯曲的，因此很好地用于提供所需的易弯曲性和触感。用于屏幕或显示器盖103的材料通常是聚碳酸脂或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，通常称为丙烯酸玻璃，他们容易定形并且是透明的，因此很好地用作屏幕盖103。

键垫102和屏幕盖103分别设置在键顶帽(未示出)和屏幕104上方，以及外盖下方，该外盖通常称为A盖105，其用于将键垫102和屏幕103固定在适当位置。

在某些移动设备中，键垫本身是键板，并且在键垫上方不设置其他物理按键。在这种情况下，A盖有时候设置在键垫以下，并且键垫设置有突起或柱塞，他们通过A盖中的孔延伸以与A盖下的顶帽相互作用。图2示出如何从Nokia 1101^TM上的A盖205移除键垫202，以及如何将新键垫202滑入和推下。在图2A中，将键垫202拖拉远离A盖205，在图2B，将可能不同颜色的新键垫202定位在A盖上，在图2C，将键垫202推动在适当位置。

在某些设备中，通过粘合或焊接技术直接将屏幕盖连接至A盖。这样在实践中无法在不替换整个A盖的情况下更换屏幕盖。

对于具有操纵杆或多向输入键的设备，已使用相同原理，因为正如已知地，操纵杆或多向输入键的每个方向与每个键顶帽关联。

屏幕盖和键垫两者都需要固定至电话，以防止他们部分地或全部地滑落，使得电话暴露于污染物，并且还由于部分移除的用户接口而难以使用。他们或者固定至A盖，或者基础结构，以及这样在设计上设置了某些限制，并且特别地对于可替换的键垫102、A盖105和/或屏幕盖103的设计。通过这种固定，这种电话的组装也复杂化。

通过许多方式实现固定，某些实例是在键垫或屏幕盖上设置凸缘，该凸缘与盖或设备中的裂缝配合，通过使得屏幕盖或键垫更大于盖(这样使得盖在屏幕盖或键垫上被按下，并且当安装时保持他们固定)，或通过在某些柱塞的一部分上设置特定突起或增加的直径，从而他们与设备上或盖中的孔配合。这个实例在图2A中示出，其中柱塞202a通过A盖205中的孔212与基础按键顶帽(未示出)相连。

发明内容

在这个背景技术部分，有利地提供了一种模块、设备和方法，通过提供一种模块来克服了或至少减少了上述缺陷，所述模块包括含有键垫和屏幕盖的统一体，或者换句话说，键垫和屏幕盖制成在一个集成片中。

在实现时，由于屏幕盖是一部分，键垫是另一部分，在组装和保护基础组件时存在问题。这些问题可通过使用热塑性弹性体(TPE)来克服，例如，活性负离子聚合物LA4285、LA2250、和LA2140，他们可以是易弯曲的和高度透明的，见表1，用于使屏幕盖和键垫处于一个集成片中。在某些现有方案中，屏幕盖要使用一个机器制成，键垫要使用另一个机器制成。两个部分随后要被逐一处理并接下来安装在设备上。这在生产和/或稍后组装期间需要附加的机器和附加的步骤。

这还产生如下限制：设计者必须满足防止灰尘和其他污染物，并且使得屏幕和键板之间的边缘平滑或隐藏，从而屏幕盖和键垫均非偶然地拖拉掉。

此外，由于TPE的高度弹性，他们也可用作塑封，来防止灰尘进入显示器和窗口之间。例如，通过使用薄箭头形状来形成边塑封。TPE也可用于防止设备以及特别地防止显示器受到机械影响，例如跌落冲击。

公开的实施例提供一种模块，包括键垫和屏幕盖，所述模块适于用在包括屏幕和至少一个按键的设备中，其中包括所述键垫和所述屏幕盖的所述模块通过一个集成部分形成。公开的实施例还提供一种模块，包括键垫和屏幕盖，所述模块适于用在包括屏幕和至少一个按键的设备中，其中所述模块包括含有所述键垫和所述屏幕盖的统一体。

这种模块可在一个步骤中容易地制造或处理，以及随后在一个步骤中组装。其具有防止灰尘或其他污染物的改善的能力，并且容易固定。

对于用户，如果被损坏或如果用户仅由于其他原因希望替换，替换也更加便宜。

在一个实施例中，集成部分或统一体由热塑性弹性体构成。热塑性弹性体(TPE)是真热塑性弹性塑料和高度透明的，因此可满足屏幕盖和键垫的标准。TPE是公知的，并且存在许多商业可用备选，在本申请中仅作为实例列出几个，但是应注意，更多个可用于根据本申请的模块。

在一个实施例中，热塑性弹性体是活性负离子聚合物(以下称为LA)。LA是公知的，并且关于LA的更多信息以及他们的属性可在以下研究报告中找到：Kuraray公司的Kenichi Hamada等和德国拜罗伊特大学的AxelH.E.Müller的“Studies of living anionic polymerization of(meth)acrylatesin the presence of di-phenoxy alkylaluminm and applications of the blockcopolymers”，这个报告通过引用合并于此。

特别地，LA和LA4285、LA2250、和LA2140特别适用，由于他们具有高度的透明地和灵活性。还可以任意关系来组合TPE，例如50％的LA2250和50％的LA4285，这是表1中所示的组合。

如果需要或期望其他属性，也可将TPE与其他塑料组合。

在一个实施例中，所述集成部分或统一体没有分离线。分离线使其更难防止灰尘和/或其他污染物，并且他们也可使得固定更难，因为分离线需要采取附加固定措施。在这个方面，假设分离线是两个部分的分区。

在一个实施例中，所述模块还适于用作所述设备的外部盖。这进一步减少了设备的总体尺寸，因为不需要附加盖来固定键垫/屏幕盖。

应注意，用作外部盖的模块形成设备的一部分。例如包围件或片的整个盖具有以下缺点：他们增加了设备的总体厚度，使其难以接触设备的某些部分，例如用于电池更换、交换存储器卡或标识模块，如SIM卡(订户身份模块)。这种全包围或基本全包围的盖也倾向于在将他们安装在设备上或从设备移除时破裂或裂缝。

在一个实施例中，用作外部盖的模块仅部分地覆盖设备。

在一个实施例中，在屏幕盖部分中的透明度大于90％。在另一个中的大于85％，并且在另一个中的大于92％。这些高透明度通过使用上述TPE的可能性实现来达成，同时仍旧保持高度易弯曲性。

公开的实施例的方面还涉及提供一种模块，包括：第一透明部分，设置为覆盖显示器；和第二易弯曲部分，设置为与至少一个键顶帽协作，其中第一和第二部分由一个集成部分形成。

在一个实施例中，其中所述统一体由热塑性弹性体构成，所述热塑性弹性体取自包括以下内容的组：LA4285、LA2250、和LA2140以及丙烯酸TPE LA聚合物或这些的任意组合。

还可使用任意化合物。

在一个实施例中，在透明部分中的透明度大于90％。在另一个中的大于85％，并且在另一个中的大于92％。这些高透明度通过使用上述TPE的可能性实现来达成，同时仍旧保持高度易弯曲性。

公开的实施例提供一种设备，包括或结合或适于容纳上述模块。

如果模块被损坏、损耗，或者如果用户仅希望替换它，适于容纳根据上述的模块的设备可容易地和快速地配备有这种模块。

还提供了分别销售设备和模块的可能。

在一个实施例中，所述设备是适于在口袋中携带的便携式设备。

这种设备具有关于以下内容的高度需求：防止污染物和刮划，以及在口袋或皮包中携带的同时没有部分出现裂缝或弯曲。

在一个实施例中，所述设备是移动电话，在另一实施例中，所述设备是媒体播放器，在一个实施例中，所述设备是个人数字助理。

在一个实施例中，所述设备是游戏控制台。对于游戏控制台，可在模块上设置提供与游戏相关的额外信息的不同符号。这提供了销售具有游戏的定制模块的可能。

公开的实施例的方面还涉及提供热塑性弹性体的使用，用于制造根据上述的模块。

上述使用TPE具有以下优点：提供易弯曲的和透明的模块，并且可使用例如使用挤塑、注塑和吹塑的传统技术处理TPE。

公开的实施例的方面还涉及提供一种制造模块的方法，所述模块包括构成使用挤塑、注塑和吹塑之一或组合由热塑性弹性体制成的统一体或单个集成部分的透明部分和易弯曲部分。

公开的实施例的方面还涉及提供一种组装移动设备的方法，包括：将根据上述的模块连接在屏幕和至少一个键顶帽的上方。

通过制造仅一个集成片或统一体而不是两个分离的片来简化组装，并且在仅一个机器(并非两个)是必要时，减少了必要的机器。因此，减少了制造和组装结合这种模块的设备的总体成本。

在一个实施例中，在所述模块上安装盖部分。通过在所述模块上安装盖部分，更好地固定和防止设备磨损。

在一个实施例中，在盖部分上安装所述模块。通过在盖部分上安装所述模块，更加容易地替换模块，并且如果例如其具有某些敏感组件(如发光二极管(LED)等)，还用于保护模块。还用于提供平滑的和有吸引力的表面。

依据具体实施方式，根据本发明的设备、方法和计算机可读介质的其他目的、特定、优点和属性将变得清楚。

附图说明

在本说明书的以下具体部分中，将参照附图中所示的示例性实施例更详细地说明本发明的教导，其中：

图1是设备各个部分的概况；

图2是现有实施例的一系列视图；

图3是示出图1的设备的一般架构的框图；

图4A、B、C、和D是根据实施例的设备及其结构的示意图；以及

图5是根据本申请的实施例的一系列视图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，将通过实施例描述以蜂窝/移动电话形式的根据本申请的教导的模块、设备、生产方法和组装方法。应注意，尽管仅描述了移动电话，但是本申请的教导也可用在任意电子设备中，例如在便携式电子设备中，如个人数字助理(PDA)、移动通信终端、电子书、游戏控制台、媒体播放器、和笔记本、和提供信息访问的其他电子设备。

图1A示出现有技术的移动终端101的实例。移动终端101包括主或第一显示器104和一组键107，其可包括通用ITU-T类型的键板107a(表示字符“0”-“9”、“＊”、和“#”的字母数字键板)，以及包含其他按键，例如软按键107b、107c和操纵杆或其他类型导航输入设备(如五向按键107d)。这些特征对于现有技术的方案和根据这里教导的方案两者是通用的。

图1B示出现有技术的具有柱塞102a和键垫基102b的键垫102。图1C示出现有技术的具有透明区域103a的屏幕盖103。

图1D示出现有技术的移动电话101的分解图，其具有A盖105、屏幕104、屏幕盖103以及键垫102，该键垫通过从A盖105延伸形成键板107。A盖通过具有边框将键垫102固定至设备(未示出)，所述边框越过键垫102的边缘延伸，并且在将键垫和A盖安装在设备上或组装于其中时向键垫102施加压力。

图2示出如何通过撕掉旧的键垫然后滑入新的键垫来从A盖替换现有技术的键垫。

现在参照图3描述移动终端101的内部组件、软件和协议结构。移动终端101具有控制器300，其负责移动终端的整体操作，并且可通过任意商业可用CPU(“中央处理单元”)、DSP(“数字信号处理器”)或任意其他电子可编程逻辑设备来实现。控制器300具有关联的电子存储器302，例如RAM存储器、ROM存储器、EEPROM存储器、闪速存储器、或其任意组合。存储器302用于控制器300的各种目的，其中之一是用于在移动终端中存储由各个软件使用的数据及其程序指令。软件包括实时操作系统320、人机接口(MMI)的驱动器334、应用处理器332以及各种应用。应用可包括消息文本编辑器350、笔记本应用360、以及各种其他应用370，例如用于以下项目的应用：语音呼叫、视频呼叫、发送和接收短消息服务(SMS)消息、多媒体消息服务(MMS)消息或电子邮件、web浏览、即时消息应用、电话簿应用、日历应用、控制面板应用、相机应用、一个或多个视频游戏、笔记本应用等。应注意，可作为相同应用执行上文列出的两个或更多个应用。

MMI 334还包括一个或多个硬件控制器，他们与MMI驱动器一起与第一显示器336/104、和键板338/107以及各种其他I/O设备(如麦克风、扬声器、振动器、铃音生成器、LED指示器等)协作。公知地，用户可通过由此形成的人机接口操作移动终端。

所述软件还包括各种模块、协议栈、驱动器等，他们共同指定为330，并且提供用于RF接口306，和可选地蓝牙接口308和/或IrDA接口310的通信服务(例如传输、网络和连接)，以用于本地连接。RF接口306包括内部或外部天线，以及适当的无线电电路，用于建立和保持到基站的无线链路(例如图1中的链路102和基站104)。本领域普通技术人员可理解，无线电电路包括一系列模拟和数字电子组件，一起形成无线电接收器和发送器。这些组件包括带通滤波器、放大器、混合器、本地振荡器、低通滤波器、AD/DA转换器等。

移动终端还具有SIM(订户身份模块)卡304和关联的读取器。公知地，SIM卡304包括处理器以及本地工作和数据存储器。

图4A示出根据这里教导的移动设备。所述移动设备是安装于腕部的移动电话401，具有按照在主体部分408上的显示器404和键板407，在这个实例中是实际腕部安装。应注意，这里的教导可用在其他移动设备中，例如折叠电话、旋转电话、单板电话等。

在图4B中，示出这种移动电话401的示意图，其具有相同显示器404、键板407和主体408。

图4C示出上面安装有各种电路411的主体部分408的具体示意图。这些电路可以是参照图3所述的电路。键顶帽410也安装在主体部分408上，并且他们通过MMI 338(图4中未示出)连接至电路411。主体部分还具有空间409，其中要安排显示器404。

图4C中示出包括一个集成部分400的模块。这个模块400用作屏幕盖403和键垫402。

通过使用热塑性弹性体(TPE)，特别地活性负离子聚合物LA(如LA4285、LA2250、或LA2140，他们具有高度透明和高度易弯曲性的属性)，可立刻将一个集成部分400焊接或随后组装，以用作键垫402和屏幕盖403。在仅一个部分(并非两个部分)要被组装时，组装还可通过这个实现来简化。此外，与固定两个单独部分相比，特别地在不存在分区线时，更加容易固定一个部分。这些分区线非常容易引入灰尘和其他污染物，以及在环境中存在的突起上挂住或卡住相邻部分，由此引起增加的磨损以及对于设备的潜在损害。

测试显示出，对于具有400μm厚的模，例如这些的TPE在可见光谱(400至800nm)上大约90％的透射率，并且他们可在不引起持久变型的情况下重复延伸，因此他们符合对于键垫和对于屏幕盖的标准，并且通过实现这个和利用这些TPE也可通过传统的诸如注塑(injection)、挤塑(extrusion)、吹塑(blow moulding)技术来处理的事实，诸如上述的模块400可容易地制造和采用。

表1示出使TPE和LA特别地高度适用于制造单片键垫和屏幕盖的某些属性。

模块400设置在屏幕404和键顶帽411上，从而屏幕盖区域403设置在屏幕404上，以及柱塞402a设置在键顶帽411上。

在现有方案中，分区线存在于屏幕404和键板407之间，其要被隐藏或通过盖(例如A盖)保护，使得组装更加困难和增加尺寸、重量和设备的外部尺寸。由于根据这里的教导的模块和设备中的屏幕盖和键垫包括相同集成片或部分(不存在这样的分区线)，因此上述这些指标可保持更低。本领域普通技术人员清楚地，这些是要保持尽可能低的所有重要的指标，使得设备从美学的角度和从实践的角度对用户有吸引力。

因为需要制造和组装一片(并非两片)，也可简化电话或其他设备的组装。这还导致成本降低。

由于为了固定自由屏幕盖和自由键垫的设计上安排的限制被移除，以及通常固定一部分比两部分(特别地，如果他们彼此邻近则更加困难)更容易，所以增加了设计者的自由度，并且这使得设备更加完整和防止灰尘和其他杂质。因此，使用上述模块将使得设计者能够进行先前在实践中认为不可能的设计。

在使用例如图4所示的技术来交换屏幕盖和键垫时，更容易更新或改变设备的外观。应理解，用于替换和用于固定模块的其他技术也是可能的。这将允许用户更加频繁并且以低价格改变屏幕盖。

如果将模块400用作设备的外部盖，则对于用户更加容易和廉价地保持这个设备看起来崭新并且完整，因为模块在损耗或损坏时容易交换，并且比传统使用的A盖更加廉价。

应注意，还可以在不使用A盖的情况下在主体上直接设置模块400，在这种情况下模块本身用作A盖。图4是这样的情况，其中在主体部分408上直接安装或组装模块400。

还应注意，可形成键垫部分，以便提供用户将直接按压的物理按键。这是图4A的情况。

例如移动电话的设备可通过设置有固定装置(其适于与模块上的固定装置协作)来容易地适用于容纳这里所述的模块。这些固定装置可以是凸缘和裂缝、突起和孔、粘合剂、配合尺寸或依据在固定上的需求将一个主体固定至另一个的其他技术，。

图5示出如何从A盖505移除包括键垫502和屏幕盖503的模块500，以及新模块500如何滑入和按下。在图2A中，将模块500拖拉远离A盖505，在图2B中，将可能不同颜色或具有不同标记的新模块500安排在A盖505上，在图2C中，将模块500推在适当位置。图5A示出柱塞502a和容纳孔512形式的固定装置。柱塞502a具有增加的直径的部分，从而在他们通过容纳孔512推下时，他们可移动地固定。

上述的各个方面可单独或在各个组合中使用。应注意，本申请的教导不限于用在例如移动电话的移动通信终端中，但是可等同地很好地用在个人数字助理(PDA)、游戏控制台、MP3播放器、个人组合器、电子书、相机或设计为具有屏幕和键板的任意其他设备。

本申请的教导具有各种优点。不同实施例或方案可得到以下优点中的一个或多个。应注意，这并非穷尽性列表，并且可以存在这里没有描述的其他优点。本申请的教导的一个优点在于，由于组件的数目和他们设计的复杂度降低，设备可更小地和成本更低地构成。

本申请的教导的另一优点在于，由于使用一个部分(少于曾经使用的)所以组装结合这样的模块的设备也更加容易和廉价，。

尽管为了图示的目的描述了本发明的教导，但是可理解这些细节仅用于这个目的，并且在不脱离本申请的教导的范围的情况下，本领域普通技术人员可作出变型。

例如，尽管关于移动电话描述了本申请的教导，但是应理解，本申请的教导还应用于其他类型的电子设备，例如音乐播放器、掌上计算机等。还应逐一，存在实现本申请的教导的方法和装置的许多备选方法。

权利要求中使用的术语“包括”不排除其他组件或步骤。权利要求中使用的术语“一”或“一个”不排除多个。单元或其他装置可履行权利要求中所述的几个单元或装置的功能。

表1

Claims (15)

1.一种模块，包括键垫和屏幕盖，所述模块适于用在包括屏幕和至少一个按键的设备中，其中所述模块包括含有所述键垫和所述屏幕盖的统一体，所述统一体由热塑性弹性体构成，所述模块是在一个步骤中制造的，其中，在所述屏幕上设置所述屏幕盖，在所述至少一个按键的键顶帽上设置相应的所述键垫的柱塞，并且其中，所述统一体没有分离线。

2.如权利要求1所述的模块，其中所述热塑性弹性体是活性负离子聚合物。

3.如权利要求1所述的模块，其中所述热塑性弹性体取自包括以下内容的组：LA4285、LA2250、和LA2140或其任意组合。

4.如权利要求1所述的模块，其中所述模块还适于用作所述设备的外盖。

5.一种模块，包括：第一透明部分，设置为覆盖显示器；和第二易弯曲部分，所述第二易弯曲部分具有设置在至少一个键顶帽上的相应柱塞以便与所述至少一个键顶帽协作，其中所述第一和第二部分由一个集成部分形成，所述集成部分由热塑性弹性体构成，所述模块是在一个步骤中制造的，并且其中所述集成部分没有分离线。

6.如权利要求5所述的模块，其中，所述热塑性弹性体取自包括以下内容的组：LA4285、LA2250、和LA2140或其任意组合。

7.一种设备，适于容纳根据权利要求1至6所述的模块。

8.一种设备，包括根据权利要求1至6所述的模块。

9.如权利要求7或8所述的设备，其中所述没备是便携式设备。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述设备取自包括以下内容的组：媒体播放器、游戏控制台、个人数字助理、电子书、相机、视频摄像机和移动电话。

11.热塑性弹性体的使用，用于制造根据权利要求1至6所述的模块。

12.一种组装移动设备的方法，包括：将根据权利要求1至6所述的模块连接在屏幕和至少一个键顶帽的上方。

13.如权利要求12所述的方法，其中在所述模块上安装盖部分。

14.如权利要求12所述的方法，其中在盖部分上安装所述模块。

15.一种制造模块的方法，所述模块包括构成使用挤塑、注塑、吹塑之一或其组合由热塑性弹性体制成的统一体的透明部分和易弯曲部分，所述模块是在一个步骤中制造的，其中，所述透明部分设置为覆盖显示器，所述易弯曲部分具有设置在至少一个键顶帽上的相应柱塞以便与所述至少一个键顶帽协作，并且其中，所述统一体没有分离线。