CN102163082A - 外部键盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及外部键盘。描述包括用户可操作字母数字键键盘。键盘中包括与用户可操作键相关联的一个或多个识别设备。当放置于邻近键盘时，响应于用户可操作键的用户致动，一个或多个识别设备选择性地与数字装置通信。键盘包含柔性衬底，用于使键盘能够被折叠为不使用的非活动状态，且能够被展开成与数字装置通信的使用的活动状态。当与其邻近时，键盘通过近场磁和/或静电耦合与装置通信。键盘包括在一个或多个识别设备和数字装置之间对接的中间谐振电路；谐振电路包括被空间部署成覆盖使用中的数字装置上的第一区域且覆盖耦合到使用中的识别设备的第二区域以耦合其间的信号的元件。键盘对于移动电话和个人数字助理更容易实现数据输入来说特别有用。

Description

外部键盘

本申请是申请日为2007年2月2日、申请号为200780004208.9、发明名称为“外部键盘”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及外部键盘，例如涉及可操作以与空间上位于与其邻近的位置的数字装置对接的外部键盘。而且，本发明也涉及从这样的外部键盘向与它们相关联的与其邻近的装置传达信息的方法。此外，本发明也涉及在所述数字装置上可执行的使所述装置能够与这样的外部键盘进行通信的软件产品。另外，本发明涉及包括可操作以耦合到外部键盘的数字装置的数字系统。

背景技术

当前的数字装置例如包括蜂窝电话、移动电话、数字个人备忘记事本、和个人数字助理(PDA)。图1和2中图示了移动电话的例子，所述移动电话通常由10指示。所述电话10包括例如利用液晶显示(LCD)技术实现的显示屏20，用于向所述电话10的用户显示例如文本和图像的信息。而且，所述电话10进一步包括通常由30指示的键盘，用于向所述电话10输入数据，例如用于拨号的数字数据和用于特殊消息递送业务(SMS)的文本。所述电话的其它组成零件包括耦合到数据处理器60的麦克风40和扬声器50。而且，所述电话10也包括耦合到射频电路80的天线70，用于使所述电话10能够以无线方式与移动电话网络(未示出)进行通信，其中，所述射频电路接着耦合到所述电话10的数据处理器60；与所述移动电话网络的这样的通信以1GHz数量级的无线电通信频率来实现。可选地，所述电话10也能够直接通过耦合到所述数据处理器60的无线接口90与空间上邻近所述电话10的其它设备进行通信，例如在几米的范围内通过专有蓝牙或类似的协议，也就是以13.56MHz的无线电通信频率进行通信。其它这样的设备包括例如具有耳机和麦克风的使所述电话10能够“免提(hands-of)”操作的头戴式耳机。

除了使个人数字助理(PDA)能够与移动电话网络通信的组件被略去之外，所述PDA通常类似于前面所述的移动电话10。然而，操作PDA来以无线的方式进行本地通信是传统的惯例，例如通过使用蓝牙协议与其它数字装置(例如与个人计算机(PC)和膝上型计算机)进行通信，例如用于数据同步的目的。

例如移动电话和个人数字助理的数字装置随着时间逐渐变得更加复杂，因为制造商在其中包括了更强大的数据处理器和更多的存储器。而且，这种装置现在已经达到足够的成熟程度，从而可以将例如用Java或Java script写的软件应用程序下载到其中，以执行特殊的功能，可以选择地执行所述功能作为对用户命令的响应。例如，一些移动电话包括文本编辑软件，以辅助准备SMS消息，所述SMS消息可以存储在所述电话包括的数据存储器中。

为了提供符合现代用户要求的移动电话产品和个人数字助理产品，这些产品的制造商已经寻求逐渐生产更加紧凑的数字装置。这种小型化的结果是前述的键盘30已经发展为下述一种或多种：包括更多的用户可按压的键、使用更小物理尺寸的键、使用多功能键。而且，这种小型化的进一步的结果是前述的显示屏20具有增加的像素分辨率，以呈现更细微的细节。所述键盘30和所述显示器20的这种发展导致了用户在利用例如移动电话和个人数字助理的现代数字装置进行工作时，视力降低并且缺乏手指敏捷性体验困难的问题。为了解决这种问题，当前的习惯是为用户提供用于按压微型按键的点击笔，并且还提供光学放大器，例如用于观察微型显示器的放大镜。而且，多功能键允许减少所需按键的总数，但是使得用户数据的输入很费力，除非用户具有极佳的手指敏捷性。

在前面，描述了通过蓝牙或类似协议进行的本地数字通信。使用这种协议的其它类型设备包括射频识别设备(RFID)。近场通信(NFC)也是众所周知的。NFC技术是基于类似于RFID的无接触识别技术和多种连接技术的组合。已经制定了标准来定义使用这些技术的设备如何交互操作以形成对等(P2P)网络。NFC在通常几厘米的距离内以13.56MHz数量级的频率范围内操作。而且，到目前为止，在标准化NFC技术方面已经作了很多努力；这样的标准包括ISO 18092、ISO 21481、ECMA(340、352和356)和ETSI TS 102 190。此外，这种NFC技术也与基于标准ISO 14443A的智能卡的无接触基础设施兼容，包括菲利浦的MIFARE技术和索尼的FeliCa卡。

在已公开的申请号为PCT/US99/29362(WO 00/36849)的国际PCT申请中，描述了一种手持式无源遥控编程器，用于微处理器控制的感应类型的射频识别(RFID)阅读器。所述阅读器包括刚性模制的外壳，所述外壳包括由电容器C1和电感器L1表示的天线，以及多个专用集成电路RFID应答器标签IC1到IC16。每个应答器标签具有与其关联的唯一代码。而且，所述外壳也包括具有多个键的键盘。选择性地操作每个键来将所述应答器标签中的相应一个直接连接到所述天线，以便于通过RFID阅读器的射频敏感场中的感应向所选择的标签提供电力。所述RFID阅读器从而能够在操作中确定所述遥控编程器的用户何时压下一个或多个所述键。存储在所述RFID阅读器中的编程指令将每个唯一的标签识别为代表对所述遥控编程器键盘上的特定键的致动。所述RFID阅读器将所述编程器的特定键或键序列的致动识别为针对所述阅读器的微处理器的编程指令。

其它的遥控无线键盘是众所周知的。例如，在已公开的美国专利号为6,133,833的专利中，描述了一种由射频激励器/接收器远程供电的无线键盘或数字按键键盘。所述无线键盘适合在射频识别系统中使用。而且，所述无线键盘和所述激励器/接收器通过静电或电磁辐射而无需电线进行通信。所述无线键盘没有集成电源。可以断言，很容易将所述无线键盘增加到或经改进后加入到现有的射频识别系统中。所述键盘具有多个手工致动的键或控制构件。按压键或按钮导致产生与那个键或按钮关联的预定响应信号。所述响应信号涉及与所述激励器/接收器关联的设备或系统的操作。所述无线键盘的实现包括将包含电感器和电容器的天线直接耦合到RFID设备的阵列，所述RFID设备响应于用户致动键或按钮选择性地连接到所述天线。

前面所述的这种无线键盘和无源遥控器与移动电话或个人数字助理相比，具有相对大的物理尺寸，这种较大尺寸代表了一种技术问题。而且，这样的键盘和控制器经常被实施成使得移动电话或个人数字助理(PDA)不能耦合得足够良好，从而无法向所述键盘或无源控制器提供电力。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种无线键盘，其能够与移动电话和/或个人数字助理以及类似类型的微型数字装置一起操作。

本发明的第二个目的是提供一种无线键盘，其在存储时是紧凑的，但是当展开以便于用户更容易地输入数据时，可操作以占据足够大的尺寸。

本发明的第三个目的是提供一种无线键盘，其设计使得它能够与多种不同类型的移动电话和个人数字助理交互操作。

由所附权利要求书限定的本发明能够解决本发明的这些目的中的一个或多个目的。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括多个用户可操作字母数字键的键盘，所述键盘包括一个或多个与所述用户可操作键关联的识别设备，并且其中，响应于用户致动一个或多个所述用户可操作键，所述一个或多个识别设备可操作以与邻近所述键盘放置的数字装置进行选择性通信，

其特征在于：

(a)所述键盘包含柔性衬底，用于使所述键盘能够被折叠和/或卷成不使用的非活动状态，并且能够被展开和/或展成与所述数字装置通信的使用的活动状态；

(b)当与所述数字装置邻近时，所述键盘可操作以通过近场磁和/或静电耦合与所述数字装置进行通信；以及

(c)所述键盘包括中间谐振电路，用于在所述一个或多个识别设备和所述数字装置之间对接，其中，所述谐振电路包括被空间部署成覆盖使用中的所述数字装置上的第一区域并且覆盖耦合到使用中的所述一个或多个识别设备的第二区域以耦合其间的信号的元件。

本发明具有的优势在于：当向所述数字装置执行数据输入时，所述键盘是柔性的、使用近场通信和通过中间谐振电路进行有效耦合的结合为所述键盘提供了益处。

可选地，在所述键盘中，所述中间谐振电路可操作以呈现大于1的Q因子，用于提供信号增强以使得所述一个或多个识别设备能够从通过所述中间谐振电路传递给其的电力获得能量。这种高的Q因子在所述数字装置和所述键盘之间提供了能量更高效的通信，从而例如使得所述键盘能够从所述数字装置获得能量，由此避免了在所述键盘内包括电池或类似物的需要。更可选地，所述Q因子受益地是在10到100的范围内。

可选地，在所述键盘中，所述中间谐振电路仅耦合用于将在其中感应出的交替信号传递给所述一个或多个识别设备和所述数字装置。避免了在所述键盘和所述数字装置之间进行物理电连接的需要，使得所述键盘更容易地迅速耦合到与所述数字装置进行的通信中，并且也使得所述键盘在操作中更加可靠，尤其是在潮湿的和/或腐蚀性的环境中。

可选地，所述键盘的衬底包含经粘合、层压和/或塑造在一起的多个层。这种制造方法使得能够利用自动化生产设备方便地制造所述键盘。更可选地，在所述键盘的制造期间，经粘合、层压和/或塑造在一起的多个层制造出卷状形式的所述键盘。

可选地，在所述键盘中，所述多个层包括以下至少一个：聚合绝缘层、导电层、印刷电子聚合物层、表面安装电子芯片元件、表面安装无源元件。

可选地，当这种数字装置具有微小的形状时，为了使所述键盘结合所述数字装置时更加有用，所述键盘进一步包括具有关联显示器驱动器的像素显示器，所述显示器驱动器用于在操作中通过所述中间谐振电路从所述数字装置接收数据，所述像素显示器用于在操作中向所述键盘的用户呈现视觉信息。更可选地，例如为了生产的经济性和便利性，利用有机可印刷电子元件实现所述像素显示器，当在所述键盘的非活动折叠状态和它的活动展开状态之间操控所述键盘时，所述有机可印刷电子元件可操作以弯曲。

可选地，在所述键盘中，第一区域在面积上小于第二区域。这种比例使得所述键盘的中间谐振电路在使用中较不易于响应于与所述键盘结合使用的不同类型的数字装置而失谐。

可选地，在所述键盘中，将第一区域安排成具有与所述键盘上提供的面积基本上对应的面积，用于在操作中容纳所述数字装置。当所述数字装置放置于邻近所述键盘且所述键盘在它的活动展开状态中使用时，所述键盘的这种布置可以更稳固地操作耦合到所述数字装置。

可选地，例如为了遵守RFID集成电路的各种国际标准，在所述键盘中，所述中间谐振电路在操作中可操作以呈现基本为13.56MHz的谐振频率。

可选地，在所述键盘中，所述一个或多个识别设备中的至少一个识别设备可操作以复用所述键盘的多个键，用于在所述键盘的操作期间监控它的用户致动。这种复用能够减少在所述键盘的制造期间需要装配到所述键盘中的识别设备的数量，从而潜在地减少它的制造成本。

可选地，为了使左手和右手能够用于向所述键盘进行数据输入的使用方便性，当所述键盘在它的活动展开状态中使用时，将用于容纳所述数字装置的第一区域基本上布置在所述键盘的中央。

可选地，可替换地，当所述键盘在它的活动展开状态中使用时，将所述键盘的第一区域向所述键盘的外围边缘进行基本上非对称的布置。

可选地，所述键盘将它的键选择性地在空间上布置成辅助下述一种或多种：向所述数字装置进行字母数字数据的输入、玩在与所述数字装置进行通信的过程中执行的游戏。所述键盘的这种布置能够使它最佳适合于用户向所述数字装置执行特定类型的数据输入。

可选地，所述键盘在其中包括电源，如果通过所述中间谐振电路从所述数字装置可耦合的向所述一个或多个识别设备提供能量的电力不足，所述电源在操作中耦合为向所述一个或多个识别设备提供能量。所述键盘的这种实现能够使所述键盘可用于更大范围的数字装置，其中的某些数字装置可能不能辐射足够的能量来为所述键盘提供能量。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括多个用户可操作字母数字键的键盘，所述键盘包括一个或多个与所述用户可操作键关联的识别设备，并且其中，响应于用户致动一个或多个所述用户可操作键，所述一个或多个识别设备可操作以与邻近所述键盘放置的数字装置进行选择性通信，

其特征在于：

(a)所述键盘包含柔性衬底，用于使所述键盘能够被折叠和/或卷成不使用的非活动状态，并且能够被展开和/或展成与所述数字装置通信的使用的活动状态；

(b)当与所述数字装置邻近时，所述键盘可操作以通过近场磁和/或静电耦合与所述数字装置进行通信；以及

(c)所述键盘进一步包括具有关联显示器驱动器的像素显示器，所述显示器驱动器用于在操作中从所述数字装置接收数据，所述像素显示器用于在操作中向所述键盘的用户呈现视觉信息。

可选地，所述键盘包括中间谐振电路，用于在所述一个或多个识别设备和/或所述显示器驱动器和所述数字装置之间对接。

实现依照本发明第二方面的键盘，从而利用有机可印刷电子元件实现所述像素显示器，当在所述键盘的非活动折叠状态和它的活动展开状态之间操控所述键盘时，所述有机可印刷电子元件可操作以弯曲。

根据本发明的第三方面，提供了一种耦合键盘的方法，所述键盘包括多个用户可操作字母数字键并与邻近所述键盘放置的数字装置通信，所述键盘包括一个或多个与所述用户可操作键关联的识别设备，响应于用户致动一个或多个所述用户可操作键，所述一个或多个识别设备可操作以与所述数字装置进行选择性通信，

其特征在于所述方法包括步骤：

(a)制造包含柔性衬底的所述键盘，用于使所述键盘能够被折叠和/或卷成不使用的非活动状态，并且能够被展开和/或展成与所述数字装置通信的使用的活动状态；

(b)当与所述数字装置邻近时，从所述键盘通过近场磁和/或静电耦合与所述数字装置进行通信；以及

(c)利用所述键盘中的中间谐振电路在所述一个或多个识别设备和所述数字装置之间对接，其中，所述谐振电路包括被空间布置在覆盖使用中的所述数字装置上的第一区域并且覆盖耦合到使用中的所述一个或多个识别设备的第二区域以耦合其间的信号的元件。

根据本发明的第四方面，提供了一种在数据载体上存储和/或传送的软件产品，所述软件产品在数字装置的计算硬件上可执行，用于实现依照本发明第三方面的方法。通过可操作作为数据载体的信号和/或通过物理数据载体，能够将所述软件产品传送到所述数字装置。

应该理解，在不背离如所附权利要求定义的本发明的范围的情况下，可以以任意的组合形式组合本发明的特征。

附图说明

参照下列的附图，仅作为示例，现在将描述本发明的实施例，其中：

图1是已知的现有的也称为蜂窝电话的移动电话的示意图；

图2是构成图1的移动电话的构成零件的示意图；

图3是本发明第一实施例的示意图，即利用柔性衬底实现的外部键盘；

图4是将图1的移动电话放置在图3所示的外部键盘上的图例；

图5是图3所图示的外部键盘的内部构成零件的图例；

图6是图3所示的外部键盘内部包括的射频识别设备(RFID)集成电路的图例；

图7是图3的外部键盘的备选实施例的图例，所述备选实施例包括内部电源，例如电池；

图8是图3所示的外部键盘的实现的示意图，其中，所述键盘的用于耦合到所述移动电话的区域仅覆盖由图1的移动电话在操作中放置在所述键盘上时所提供的接口面积的子部分；

图9是图3所示的外部键盘的实现的示意图，其中，所述键盘的用于耦合到所述移动电话的区域基本上仅覆盖由图1的移动电话在操作中放置在所述键盘上时所提供的全部接口面积；

图10是图3所示的外部键盘的实现的示意图，其中，使用复用射频识别设备(RFID)集成电路来与多个用户致动键对接；

图11是图10中示出的所述键盘内部使用的所述复用射频识别设备(RFID)集成电路的内部构成零件的示意图；

图12是图3的外部键盘结合了柔性电子显示器的实现的示意图；

图13是图3的键盘的简化实现的示意图，所述简化实现适合于向图1所图示的移动电话或类似装置进行数字数据的输入；

图14是图3的键盘的简化实现的示意图，所述简化实现适合于与图1所图示的移动电话或类似装置协作进行玩游戏的活动；

图15是图3的键盘的简化实现的示意图，所述简化实现适合于利用图1所图示的移动电话或类似装置与已定义人员的小子集进行通信；

图16a、16b、16c是耦合图3的键盘中的射频识别设备(RFID)集成电路的多种备选连接布置的图例，及其在其它图中所示的变体；

图17a和17b是图3所示的外部键盘的实现的示意图，其利用在操作时其中的静电电容耦合来实现；以及

图18是电容耦合开关的示意图，适合在利用静电电容耦合实现图3所示的外部键盘时使用。

在附图中，带有相关箭头的数字通常用于指示给定的项目。而且，使用加下划线的数字表示其所覆盖的项目。与连接线相关的数字用于表示所述连接线的远离所述数字的一端终止处的项目。

具体实施方式

总的来说，本发明涉及可以通过近场无线通信与紧凑型数字装置进行交互操作的外部键盘；这种紧凑型数字装置包括移动电话、个人数字助理(PDA)和这种类似装置中的一种或多种，尽管可选但并不局限于此。由于所述外部键盘的柔性结构，处于它的最初的非活动状态中的所述外部键盘在不使用时能够被折叠或卷起。而且，所述外部键盘能够被展开或展开到它的第二活动状态，从而对其进行部署以使用它。此外，可选地，所述外部键盘包括其指定用于在其上放置所述紧凑型数字装置的面积，从而增强从所述紧凑型数字装置到所述远程键盘和从远程键盘到紧凑型数字装置的近场辐射的有效耦合。

参照图3，依照本发明的外部键盘的实施例图例通常由100a指示。将所述外部键盘100a制造成包括柔性衬底110。当不使用时，所述衬底110能够处于折叠和卷起中的至少一种状态以便于贮藏。可替换地，当被部署时，所述外部键盘100a能够被展开或展开为适于在基本上平面的承载表面上放置的基本上平面状态，例如放置在桌子的上表面上，用于使用户能够访问以致动键盘100a的键，例如键120。在图4中也图示了所述键盘100a到基本上平面状态的这种部署，其中将区域130布置成接收所述紧凑型数字装置，例如由10指示的移动电话或个人数字助理(PDA)。

在图3和4中所图示的所述键盘100a可选地到它的衬底110有2mm到5mm范围内的厚度，并且在使用时的平面尺寸可选地包含15cm到30cm范围内的从左侧到右侧的长度，以及10cm到20cm范围内的从前面到后面的深度。然而，正如稍后将要说明的那样，可将所述键盘100a实现为具有其它物理尺寸。而且，虽然在图3和4中将用于容纳移动电话10的区域130图示为基本上朝向所述键盘100a的中心，应该理解，在所述键盘的其它实现方式中包括偏移到它的一侧的区域130。

优选地由柔性材料制造所述键盘100a的衬底110，例如由一种或多种以下材料制造：硅橡胶、塑性材料膜、在其上或其中包括金属导体的塑性材料膜、在其上印刷和/或粘合电子元件的塑性材料膜等等。可选地，由卡普顿(Kapton)聚酰亚胺膜、醋酸纤维板或类似物制造塑性材料膜；“卡普顿”是杜邦公司的注册商标。而且，所述衬底110可选地进一步包括表面安装电子元件，例如陶瓷电容器、电阻器和RFID集成电路。便利地，所述RFID集成电路具有现代的设计并且可操作以遵照RFID设备的前述标准。可以通过塑造(molding)、粘合和/或层压技术形成所述衬底110；例如，可以在连续的基底上将多片塑性材料和/或硅树脂(silicone)层压、粘合和/或塑造在一起，随后切成单个的键盘100a。这种以所谓的“卷状(roll good)”形式制造的连续方法能够使所述键盘100a在自动化制造设备中迅速地大量生产出来。

现在将参照图5进一步说明所述外部键盘100a的结构。所述键盘100a包括被实现为导电环且包含一个或多个导体圈的电感器140。可选地，所述电感器140只包括单个导体圈。所述电感器140串联连接了共同由150指示的电容器和电阻器。所述电容器和电阻器150可操作以形成带有所述电感器140的谐振电路，所述谐振电路可选地具有在10到100范围内的Q因子，并且更优选地在20到50的范围内。尽管所述谐振电路的接近100的高Q因子使得它能够将所述键盘100a非常有效地耦合到所述移动电话10，但是所述谐振电路的调谐会变得更加严重地依赖于所述移动电话10内存在的铁磁元件的性能。相反地，低于10的Q因子是次最优的，因为来自所述移动电话10的近场辐射的耦合不是那么有效，尽管此时所述谐振电路的调谐不那么重要。因此，已经发现，所述谐振电路的Q因子在20到50的范围内，更优选地为40，是所述键盘100a的理想可行的折衷。

优选地通过在绝缘层上形成的金属薄膜制造所述电感器140，例如在卡普顿聚酰亚胺聚合体薄膜(polyimide polymer film)上。而且，可选地将所述电阻器和电容器150实现为附加到所述电感器140的表面安装元件。备选地，正如稍后将更详细地说明的那样，将所述电容器和电阻器150实现为印刷和/或层压元件的薄膜。

如图4所图示的那样，当将所述移动电话10放置在所述区域130上时，将由所述电感器140形成的谐振电路以及所述电容器和它的电阻器150一起布置为具有基本上为13.56MHz的谐振频率。而且，选择所述谐振电路的前述Q因子，从而放置在所述区域130中的不同类型的数字装置不会令由所述电感器140和所述电容器150形成的谐振电路失谐到所述键盘100a不能操作的程度。

如图5所示，所述电感器140包围区域130，并且还包围邻近所述区域130的额外区域160。区域130、160的总和描绘了所述电感器140磁性环绕的全部区域。通过提供相对于区域130具有更大面积的额外区域160，使得当将包括铁磁元件的不同类型的数字装置放置在区域130上时，包括所述电感器140的所述谐振电路不容易从13.56MHz的频率失谐。

如图5所示，所述键盘100a进一步包括一个或多个RFID电路，例如由200指示的RFID电路；可选地，所述键盘100包括多个这种RFID电路200。每个电路200包括电感器210，所述电感器210至少部分地覆盖所述额外区域160并因此在操作中磁性耦合到所述电感器140。而且，每个电路200包括一个或多个RFID集成电路220，如图所示，所述RFID集成电路220分别与一个或多个对应的开关240串行耦合；每个电路200可选地包括多个RFID集成电路220。在操作中，正如由箭头250所指示的那样，所述开关240的致动导致所述开关240从非导通状态改变到导通状态，以越过所述电感器210连接它的RFID集成电路220，并因此与包括所述电感器140的谐振电路进行通信。

所述RFID集成电路220可选地是专有设备，如图6所示，其包括整流电路270，用于通过从放置在区域130上的移动电话10耦合的询问信号，向所述集成电路220的数字单元280供电；所述移动电话10通过包括电感器140的谐振电路并且随后通过电感器210，以基本上为13.56MHz的频率向所述RFID集成电路220通信。通过这种操作方式，所述键盘100a能够利用单独从所述移动电话10提供的电力进行操作，从而能够将所述键盘100a实现为其中没有任何电源，例如其中没有任何形式的电池或类似物。这种实现方式对于所述键盘100a的用户是具有吸引力的，因为避免了用户需要关心由于其中发生电池耗尽而导致所述键盘100a出现故障的情况。

有益地，将电感器210实现为具有多个匝，例如在5到100匝的范围内。而且，优选地利用以下中的一种或多种来实现电感器210：薄膜印刷、适当地空间排列形成电感器210的蚀刻或真空淀积的导体。备选地，可以利用绝缘线轴制造电感器210，例如直径为0.1mm的漆包铜线。因此，电感器140结合所述一个或多个电感器210一起实际上构成了变压器，所述变压器有利于在所述RFID集成电路220内产生足够的整流电势，从而使得当用户致动它们在所述键盘100a上对应的键时，它们是可操作的。

所述一个或多个RFID集成电路220优选地是作为裸片(die)安装在所述键盘内部的专有硅设备，例如通过金球凸起键合。备选地，利用能够形成有机半导体设备的有机聚合体，可以以印刷薄膜的形式实现所述RFID集成电路220。以前已经描述过利用可印刷半导体聚合墨制造电子电路，例如在已公开的申请号为PCT/GB2004/000433(WO 2004/0704669)和PCT/GB2003/005435(WO 2004/055920)的国际PCT专利申请中所述的，其内容由此通过引用合并进来，以说明本发明的操作。

接下来参照图7，通常由100b指示依照本发明的键盘的可替换实施例。除了能够可选地将所述键盘100b实现为在其内部包括电源之外，图7中示意性描绘的键盘100b通常类似于图5中描绘的前述键盘100a。所述电源有益地是包含一个或多个单元的电池，如图7所示；所述电池由300指示。所述电池300可以是在所述键盘100b的制造期间添加和密封在其中的构成零件。备选地，所述电池300可以是用户可访问的，并且可选地是用户可服务的，也就是可由用户进行更换的。备选地，所述电池300是微型可充电设备。更可选地，所述电池300可以通过薄膜印刷技术来实现。有益地，为与图7所示的所述键盘100b的键关联的开关310提供多个触点组，例如用于将给定RFID集成电路220连接到所述电池300(其用于向集成电路220提供操作电力)的第一触点组S1，以及第二触点组S2，其用于将所述给定RFID集成电路220连接到它的关联电感器210，并由此通过包括所述电感器140的所述谐振电路连接到在区域130上放置的所述移动电话10或类似的装置。

在图8中，示出了图3所示的所述键盘100a内部组件的图例。相对于在操作中其上覆盖所述移动电话10或类似装置的区域130，将电感器210覆盖在其上的所述电感器140的额外区域160具有大得多的面积，例如超过3倍的面积。如前面所述，对于使所述调谐电路在响应于所述移动电话10或类似装置中提供的铁磁或顺磁元件时不易于变得失谐来说，这种面积比例是有益的，其中，所述调谐电路由耦合到所述电容器和它的电阻器150的电感器140构成，所述移动电话10或类似装置放置在区域130上。

在图9中，由100c指示所述键盘的备选实施例。除了在将所述移动电话10或类似装置放置在所述键盘100c上时，扩大区域130从而使它基本上包围所述移动电话10或类似装置的全部区域之外，所述键盘100c类似于图8所示的键盘100a。这种实现方式使得包含电感器140以及电容器和电阻器150的谐振电路更加容易从13.56MHz失谐，但是仍会导致操作中在所述RFID集成电路220和放置在区域130上的所述移动电话10或类似装置之间耦合更多的激发能量。在图9中，区域130在面积上基本上类似于覆盖到前述电感器210上的额外区域160。

为了通过减少其中所需的RFID集成电路220的数量来简化所述外部键盘100的制造，可选地将所述键盘实现为图10所示的那样，其中，通常由100d指示所述键盘。在键盘100d中，包括由400指示的RFID集成电路，其包括前述整流电路270和前述数字单元280。所述RFID集成电路400进一步包括复用器410，如图10和11所示，从而所述RFID集成电路400在被激活时扫描由420指示的多个开关，以确定压下了所述开关420中的哪个开关。而且，当所述移动电话10(可替换地为个人数字助理(PDA)或类似装置)放置在图10所示的所述键盘100d的区域130上，由其向所述RFID集成电路400提供能量时，所述RFID集成电路400是可操作的。当被施加能量时，所述RFID集成电路400扫描开关420，并且通过它的关联电感器210随后通过电感器140回传给放置在区域130上的所述移动电话10。可选地，在所述RFID集成电路400上提供连接器，所述连接器对于每个所述开关420是唯一的。备选地，或附加地，为所述RFID集成电路400提供如图所示的列和行的矩阵复用装置，用于减少从所述RFID集成电路400到所述开关420所需的连接器数量。更可选地，从所述键盘100d内部包括的电池向所述RFID集成电路400供电，如图10所示。有益地，所述RFID集成电路400可操作以从经由电感器140、210从所述移动电话10那里耦合的能量得到它的电力，并且可选地，当由放置在区域130上的移动电话10提供的电力不足时，可操作以只切换到从所述电池得到的电力。

接下来参照图12，依照本发明的键盘通常由100e指示，并且除了所述键盘100e额外地包括连接到电子驱动器单元500的电子显示器510之外，类似于键盘100a，其中，所述电子驱动器单元进一步连接到电感器210，以便于耦合到电感器140中，如图12所示。有益地，利用电子印刷设备将所述电子显示器510制造为所述键盘100e上的柔性区域，由此使得所述键盘100e包括这种柔性显示器，从而在不使用时可以将它折叠或卷起以便于贮藏。而且，可选地利用已公开的申请号为US 2006/0181751的美国专利申请中描述的技术来制造所述显示器510，其中所述专利申请涉及利用操纵带电体的电场来产生用于呈现视觉图像的视觉对比；由此通过引用将这篇专利申请的内容合并进来以描述本发明的实施例。可选地，将所述电子驱动器单元500实现为作为所述衬底110内部的表面安装元件进行装配的集成电路，或者实现为前面所说的印刷电子电路。因而，在区域130上放置的所述移动电话10或个人数字助理(PDA)或类似装置，通过电感器140、210，可操作以按13.56MHz的载波频率向所述电子显示器510传送显示信息，例如文本和图像，从而用户可以使用比通过图1和2所示的所述移动电话10的显示屏20可能用到的尺寸更大的空间尺寸呈现该视觉信息。所述电子驱动器单元500可操作以接收图像数据流，并且在驱动所述电子显示器510的像素单元时适当地复用所述图像数据。用于操作所述电子驱动器单元500的电力优选地从区域130上放置的所述移动电话10或类似装置得到，如图4所描绘的那样。以图12所示的方式实现所述键盘100使得能够有利地解决所述显示屏20和所述键盘30对于更长使用期的舒适使用(例如连续使用几个小时)来说过小的问题。

可以用图13所示的更简单的形式实现图3所示的所述键盘100a。图13所示的所述键盘由100f指示，并且基于前述键盘100a到100e的实现。所述键盘100f具有它的用于容纳所述移动电话10的区域130，正如它的用户在操作中所看到的，所述区域偏移到它的衬底110的左手侧；可选地，对于所述键盘100f来说，备选地在所述衬底110的右手侧可以包括区域130，正如所述用户在操作中所看到的那样。而且，特别安排图13中的键240以便于电话呼叫时进行拨号、准备SMS消息和用于普通的数字数据输入。这种形式也使得能够为所述键盘100f采用相对于图3中键盘100a的实现方式来说更大的键240，例如以使缺乏良好肌肉运动控制的人更容易使用图13中的键盘100f。备选地，这种形式使得图13所示的键盘100f的衬底110在尺寸上小于图3所示的键盘100a，以提高它的便携性和易于满足它在不使用时的贮藏需求。

备选地，可以用图14所示的通常由100g指示的更简单形式来实现图3所示的所述键盘100。图14所示的所述键盘100g具有用于容纳所述移动电话10、个人数字助理(PDA)或类似装置的区域130，正如用户在操作中所看到的，所述区域130位于所述衬底110的左手侧；可选地，在所述衬底110的左手侧可以备选地包括区域130，正如所述用户在操作中所看到的那样。而且，特别地布置图14中键盘100g的键240以便于控制在所述移动电话10、个人数字助理(PDA)或类似装置上玩交互式游戏和类似游戏，其中所述移动电话10、个人数字助理(PDA)或类似装置在使用中放置在区域130上。

更备选地，可以将图3所示的键盘100a修改成以图15所示的通常由100h指示的更简单形式实现。图15所示的键盘100h具有用于容纳所述移动电话10、个人数字助理(PDA)或类似装置的区域130，正如用户在操作中所看到的，所述区域位于所述衬底110的左手侧；可选地，在所述衬底110的左手侧可以备选地包括区域130，正如所述用户在操作中所看到的那样。而且，特别地布置图15中键盘100h的键240以便于拨特殊的电话号码，例如拨亲密的亲戚，比如妈妈、爸爸、兄弟和/或姐妹。在操作中，用户对所述键盘100h的一个或多个所述开关240的致动会导致消息被传送到放置在所述键盘100h的区域130上的所述移动电话10，以调用预先编程的输入到所述电话10的号码。图15的键盘100h对于学习和打出长数字流存在困难的年轻孩子，并且对于具有受损认识能力的老人特别有益。

在前面说明的所述键盘100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h的多种版本中，所述RFID集成电路220和它的开关240一起可以用多种方式实现。在图16a中，所述RFID集成电路220与它的前述电感器210串行连接，并且耦合到它的开关240的两个触点，当用户致动所述开关240时，所述两个触点通过单独的可移动导体600相互连接在一起。可选地，为所述电感器210提供调谐电路610，例如可选地与Q因子确定电阻器并联的调谐电容器，用于调谐到13.56MHz，从而防止除了基本为13.56MHz以外的频率的干扰传播到所述RFID集成电路220。在图16b中，所述RFID集成电路220被示出为可选地结合所述开关240的按钮也就是键中。在图16c中，所述RFID集成电路220和它的电感器210一起被示出为都集成到所述开关240的按钮也就是键中；这种实现方式具有的益处在于：它使所述键盘100的键120能够更加紧密地安装在一起，同时保持它们的暴露的用户可访问的顶部表面积较大，以便于使用。

在前面，举例说明了在图4所示的区域130上放置的所述移动电话10或类似装置到所述键盘100a的近场磁耦合。然而，应该理解，相应的静电也就是电容性耦合也是可行的。当以这种方式实现所述键盘100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h时，可以用图17a和17b所示的形式实现它的电路配置。

在图17a中，在所述电话10中提供贴片天线900；将所述贴片天线900方便地实现为导电板。而且，静电实现的所述键盘的衬底110具有浮置导电平面(floating conductive plane)910，例如层压金属层，它在操作中构成带有所述贴片天线900的电容器C1。所述衬底110也包括通过层压或别的方式并入其中的导电接地平面(earth plane)920E。浮置导电平面910利用前述导电接地平面920E构成电容器C2。所述浮置导电平面910的区域上方邻近的是电极平面930，它利用所述浮置导电平面910构成电容器C3。而且，所述电极平面930通过电感器L连接到所述导电接地平面920E。所述电感器L是在所述衬底110内部附加的表面安装元件或者是由适当地形成导电迹线(track)而制造的。所述电容器C2和C3构成由CR指示的串联电容器，所述串联电容器具有由公式1(Eq.1)定义的电容：

$\mathrm{CR}=\frac{C2\·C3}{(C2+C3)}---\mathrm{Eq}.1$

而且，所述串联电容器CR利用所述电感器L构成谐振电路，所述谐振电路具有由公式2(Eq.2)限定的谐振频率f₀：

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{CR}\·L}}---\mathrm{Eq}.2$

例如通过为所述电感器L适当地选择电感值，将所述频率f₀调整到基本为13.56MHz。在所述衬底110内部的邻近位置包括附加电极板940，它们利用所述电极平面930构成电容器C4。与所述键盘的键关联的开关240选择性地将RFID集成电路220连接到所述附加电极板940，用于在操作中激活所述RFID集成电路220。

图17b是在依照图17a实现所述键盘时，所述键盘的电路实现图例。由所述电容器C2和C3结合所述电感器L一起构成的所述谐振电路通过在13.56MHz的谐振，可操作以将所述电容器C2两端形成的信号放大所述谐振电路的Q因子倍。当象所描述的那样静电实现所述键盘时，作为对压下所述键盘的键的响应，所述电感器L两端形成的信号通过所述电容器C4选择性地耦合到它们各自的RFID集成电路220；所述集成电路220由此被激活并且可操作以通过所述电容器C4、C3和C1往回向放置在前述浮置导电平面910上的所述移动电话10或类似装置进行通信，所述浮置导电平面910构成所述电容器C2的一个板。

在前面，已经描述了依照本发明的所述键盘通过磁性耦合并且还通过静电耦合进行的操作。应该理解，可以将依照本发明的键盘的实施例实现为使用磁性和静电耦合技术的组合；例如，在一个实施例中，可以将所述键盘100实现为利用从所述移动电话10或类似装置到由所述电感器140和所述电容器150实现的所述谐振电路的磁性耦合，接着利用通过切换从所述谐振电路到所述RFID集成电路220的静电耦合。当实现依照本发明的键盘的实施例时，耦合技术的其它组合也是可行的。

当如图17a和17b所示，使用静电耦合也就是电容耦合时，可以将与所述键盘的键关联的开关240实现为电容性的，从而通过回避在操作中进行电接触的需要，提高所述键盘的可靠性。当将邻近的导体移动到彼此更加靠近在一起时，其间的电容耦合会增强。因此，在图17a和17b所示的所述键盘的实现方式中，与键一起使用的电容耦合开关通常由图18中的1000指示。所述电容耦合开关1000包括嵌入在所述键盘的所述衬底110的内部或上面的第一电极板1010，以及在所述键盘的键内部的第二电极板1020。所述键由高弹性材料制造，例如软硅橡胶。可选地，所述高弹性材料可以包括一个或多个空腔，也就是一个或多个空洞。在操作中，用户向所述键的暴露上表面施加的力会导致所述键向所述衬底弹性变形，从而使所述电极板1010、1020彼此更加邻近，并且因此增加了其间的用于耦合其间更多13.56MHz信号的电容。

虽然前面将本发明实施例的操作描述为使用主要具有13.56MHz频率的信号，应该理解，本发明的实施例容易修改为以除了13.56MHz之外的频率操作。

参照图1和2所示的所述移动电话10，可以将软件产品下载到所述数据处理器60的存储器，以使得所述电话10可与前面描述的依照本发明的所述键盘的多种实施例一起操作。所述软件产品的执行导致所述数据处理器60激活所述无线接口90以发射询问辐射，例如以13.56MHz的频率发射。当将所述电话10放置在邻近所述键盘100的前述区域130时，响应于用户激活所述键盘100的一个或多个键，将能量选择性地耦合到所述键盘100的一个或多个RFID集成电路220。所述一个或多个选择性耦合的RFID集成电路220被供电，并且随后通过输出对其唯一的签名编码信号进行响应。所述签名编码信号通过区域130传回到所述移动电话10，并且最后在所述数据处理器60被接收以便于在其中使用。例如，当如图12所描绘的那样，所述键盘包括显示器510时，所述数据处理器60可选地可操作以显示所述显示屏20的符号和/或输出信号以使得这个符号呈现在所述键盘的显示器510上。尽管可以使用其它计算机语言，所述软件产品优选地以Java或Javascript编写；而且，通过无线载波信号或者通过例如微型光盘或插入式固态数据存储器的物理数据载体，将所述软件产品有益地载入所述移动电话10中。当所述移动电话10用备选设备，例如个人数字助理(PDA)或类似装置代替时，需要对所述数据产品的类似考虑进行适当的修正。

在不背离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下，对前面描述的本发明实施例进行修改是可行的。

参照图8和9，示出的所述键盘100a、100c中的键列对于改善能量耦合效率和便于制造是有益的，其中，为每个键提供相应的单个电感器210，以用于它们各自的RFID集成电路220，而不是为每个RFID集成电路220单独提供相应的关联的电感器210。这种益处源于在所述附加区域160内部环绕放置的而不是邻近所述附加区域160外围的电感器210获得的更加有利的耦合。因此，图8和9所示的所述键盘100a、100c的实现在操作中特别有益。

旨在将例如“包含”、“包括”、“容纳”、“并入”、“是”、“具有”和类似的表达按照非排他的方式进行解释，也就是允许存在其它没有明确定义的项目或组件。涉及的单数也应该被解释为涉及复数。

在所附权利要求书中圆括号内部包括的数字旨在帮助理解要求保护的主题，并且不是旨在确定所述权利要求书的范围。

Claims (16)

1.一种包括多个用户可操作字母数字键(240)的键盘(100)，所述键盘(100)包括一个或多个与所述用户可操作键(240)关联的识别设备(220)，并且其中，响应于用户致动(250)一个或多个所述用户可操作键(240)，所述一个或多个识别设备(220)可操作以与邻近所述键盘(100)放置的数字装置(10)进行选择性通信，

其特征在于：

(a)所述键盘(100)包含柔性衬底，用于使所述键盘能够被折叠和/或卷成不使用的非活动状态，并且能够被展开和/或展成与所述数字装置(10)通信的使用的活动状态；

(b)当与所述数字装置(10)邻近时，所述键盘(100)可操作以通过近场磁和/或静电耦合与所述数字装置(10)进行通信；以及

(c)所述键盘(100)进一步包括具有关联显示器驱动器(510)的像素显示器(510)，用于在操作中从所述数字装置(10)接收在操作时向所述键盘(100)的用户呈现视觉信息的数据。

2.根据权利要求1所述的键盘(100)，其中，利用有机可印刷电子元件实现所述像素显示器(510)，当在所述键盘(100)的非活动折叠状态和它的活动展开状态之间操作所述键盘(100)时，所述有机可印刷电子元件可操作以弯曲。

3.根据权利要求1所述的键盘(100)，其中，所述键盘(100)包括中间谐振电路(140，150；C2，C3，L)，用于在所述一个或多个识别设备(220)和/或所述显示器驱动器(510)与所述数字装置(10)之间对接。

4.根据权利要求3所述的键盘(100)，其中，所述中间谐振电路可操作以呈现大于1的Q因子，用于提供信号增强以使得所述一个或多个识别设备(220)能够从通过所述中间谐振电路(140，150；C2，C3，L)传递给它的电力获得能量。

5.根据权利要求4所述的键盘(100)，其中，所述Q因子在10到100的范围内。

6.根据权利要求4所述的键盘(100)，其中，所述中间谐振电路仅耦合用于将在其中感应出的交替信号传递给所述一个或多个识别设备(220)和所述数字装置(10)。

7.根据权利要求1所述的键盘(100)，其中，所述衬底包含经粘合、层压和/或塑造在一起的多个层。

8.根据权利要求7所述的键盘(100)，其中，在所述键盘的制造期间，将所述多个层以卷状形式粘合、层压和/或塑造在一起。

9.根据权利要求7所述的键盘(100)，其中，所述多个层包括以下几者中的至少一个：聚合绝缘层、导电层、印刷电子聚合层、表面安装电子芯片元件、表面安装无源元件。

10.根据权利要求1所述的键盘(100)，其中，包括具有其关联显示器驱动器(510)的所述像素显示器(510)的所述键盘(100)，用于在操作中通过中间谐振电路(140，150；C2，C3，L)从所述数字装置(10)接收在操作时向所述键盘(100)的用户呈现视觉信息的数据。

11.根据权利要求3所述的键盘(100)，其中，所述中间谐振电路(140，150；C2，C3，L)在操作中可操作以呈现基本为13.56MHz的谐振频率。

12.根据权利要求1所述的键盘(100)，其中，所述一个或多个识别设备(220)中的至少一个识别设备可操作以复用所述键盘(100)的多个键(240)，用于在所述键盘(100)的操作期间监控对它的用户致动。

13.根据前述权利要求中的任何一个权利要求所述的键盘(100)，所述键盘(100)将它的键(240)选择性地在空间上布置成辅助下述一种或多种：向所述数字装置(10)进行字母数字数据的输入、玩与所述数字装置(10)通信的过程中执行的游戏。

14.根据权利要求3所述的键盘(100)，其中，所述键盘(100)在其中包括电源(300)，如果通过所述中间谐振电路(140，150；C2，C3，L)从所述数字装置(10)可耦合的向所述一个或多个识别设备(220)提供能量的电力不足，所述电源(300)在操作中耦合为向所述一个或多个识别设备(220)提供能量。

15.一种使用包含多个用户可操作字母数字键(240)的键盘(100)的方法，所述键盘(100)包括一个或多个与所述用户可操作键(240)关联的识别设备(220)，并且其中，响应于用户致动(250)一个或多个所述用户可操作键(240)，所述一个或多个识别设备(220)可操作以与邻近所述键盘(100)放置的数字装置(10)进行选择性通信，

其特征在于：

(a)设置所述键盘(100)以包含柔性衬底，用于使所述键盘能够被折叠和/或卷成不使用的非活动状态，并且能够被展开和/或展成与所述数字装置(10)通信的使用的活动状态；

(b)利用所述键盘(100)以便当与所述数字装置(10)邻近时，通过近场磁和/或静电耦合与所述数字装置(10)进行通信；以及

(c)接收在操作时向所述键盘(100)的用户呈现视觉信息的数据，其中，所述键盘(100)进一步包括具有关联显示器驱动器(510)的像素显示器(510)，用于在操作中从所述数字装置(10)接收在操作时向所述键盘(100)的用户呈现视觉信息的数据。

16.一种在数据载体上存储和/或传送的软件产品，所述软件产品在数字装置(10)的计算硬件上可执行，用于实现权利要求15所述的方法。

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