CN1158684C - 一种电荧光背部照亮设备 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种使用发光聚合物(LEP)的电荧光背部照亮设备。一个LEP材料(40)的夹层和两个导电材料(130)被用来为袖珍键盘或显示器提供背部照亮。导电层(50，60)被蚀刻制成导槽(100)，用以向LEP材料(40)提供电流和激发LEP材料(40)在预定点处产生发光。蚀刻槽被指向现有的电触头(35)附近，有利于潜在的(underlying)主系统，例如蜂窝电话的正常运行。

Description

一种电荧光背部照亮设备
技术领域
本发明涉及输入设备，例如袖珍键盘和键盘以及显示器等，特别涉及采用了电荧光聚合物的背部照亮的袖珍键盘、键盘和显示器。
背景技术
背部照亮输入设备，例如袖珍键盘、键盘和显示器是众所周知的，这些设备都典型地包括通过带有操作键的小垫或板传输或在其下传输的光源，就象在打字机或十键袖珍键盘(ten-keypad)上所见到的，给按键提供视觉对比。这种背部照亮输入设备的应用包括在持续的弱光环境(例如航空交通控制台、潜艇)中的使用和能在夜间或室内使用的设备(例如蜂窝电话)。
以前的工艺中，背部照亮输入设备大致包括两种袖珍键盘：按键用导光材料制成的设备和采用导管或导电通道将光从光源传到按键的设备。在前一种中，按键和下面的小垫或板是典型地依模制成的单个部件，被放置在光源之上或其附近。在后一种例子中，用导管或导电通道将光从光源传到按键，纤维等制成的导管对传输光的大小有严格的控制。背部照亮显示器包括传统的发光二极管(LED)显示器、液晶显示器(LCD)等。
然而，不考虑构造的类型，以前工艺中的光源都是典型的与按键或显示器表面隔开的，需要额外存放光源的空间和将光从光源传到按键或显示器表面的机构。这种分离也要求一个相对强的光源，以便即使在光从光源传出时存在损失时，按键和(或)显示器表面仍可充分地被从背部照亮。较强的光源典型上要求有额外的空间，增加的功率要求和产生过量的热量，和所有对这种设备的设计选择的不利影响。需要对以前工艺设备中使用的传统的光源进行评估(例如替代或保留这种光源)提出了另外的设计限制。
因此，一种背部照亮的输入设备，例如袖珍键盘或键盘，其具有一个与按键紧密联系的光源，采用了相对低功率的电源，也不要求特别的空间和(或)设计限制，因而是可取的。以前工艺中的背部照亮的袖珍键盘、键盘和显示器没有指出背部照亮设备具有一个与按键或显示器表面紧密联系的光源，使用的是相对较少的空间和功率，用导管或导电通道将光从光源传输到按键或显示器表面的情况是可行的。
发明内容
本发明的目的是提供一个电荧光背部照亮的设备，例如袖珍键盘、键盘或显示器，使用了一个或多个发光聚合物(LEP)作为从背部照亮按键或显示器表面的光源，这样可有效地消除以前工艺中对相对较大和昂贵的空间和能量的要求。
本发明的电荧光背部照亮设备包括一个透明或半透明的键盘，袖珍键盘或显示器表面覆盖有一层或多层适当的导电材料或在一层或多层导电材料间夹有LEP材料，导电层粘附在袖珍键盘或显示器表面的边缘，一直到一个低电压电源。
对导电层的蚀刻相互垂直，形成“电线”，通过这些“电线”电流在此层中导通。在导电层中“电线”交叉的地点形成电路，产生导电层中的发光点。在这些发光点，LEP材料受到激发而发光。在可见光范围内表现出不同颜色的聚合物被单独使用或联合使用以产生许多种颜色。
由于氧气和潮湿对LEP材料的性能有不利影响，按键或显示器表面用透明或半透明的覆盖物密封起来隔开氧气和潮湿。覆盖物密封的间断处允许导电体与电源相连。
使用与按键或显示器表面紧密联系的光源(LEP)有利于设计出减少空间限制的背部照亮的袖珍键盘、键盘或显示器。此外，在获得可与LED和LCD技术相比的照亮程度上，LEP具有低的电压和产生很少的热量。
因此根据本发明，提供了一个与一具有电子部件的主系统一起使用的电荧光袖珍键盘，包括：一个基片材料，一个具有至少一个键的袖珍键盘，至少一层发光聚合物材料，一个与电源相连产位于发光聚合物材料层下表面的第一层导电材料层，一个与电源相连并位于发光聚合物材料层上表面的第二导电材料层，所说的第一导电材料层和所述第二电材料层在预定点处对发光聚合物材料层提供电流，引起所说的发光聚合物材料层在此预定点处发光；所述第一导电层沿其表面在第一方向上蚀刻形成第一组导电通道，所述第二导电层沿其表面在与所说的第一方向相垂直的方向上蚀刻形成第二组导电通道，所说的第一组导电通道和第二组导电通道能够沿所说导电通道导电；以及所述第一组导电通道和所述第二组导电通道被蚀刻，以避免所述至少一个键和主系统的所述电子部件之间的干扰电接触。
其中发光聚合物材料在此发光的预定点由发光聚合物材料层上的沿发光聚合物材料层下表面的第一组导电通道与沿发光聚合物材料层上表面的第二组导电通道相交汇的地方确定。
基片材料可以由塑料、玻璃纤维、尼龙、聚碳酸脂或氟卤化碳组成的一些物质中选取。
袖珍键盘的按键由一透明或半透明材料构成。
其中第一导电层材料由铝构成。第二导电层材料由铟锡氧化物构成。
发光聚合物材料层、第一导电层和第二导电层用丝网印刷技术制成。或者，发光聚合物材料层/第一导电层和第二导电层用真空沉积技术制成。
至少有一层发光聚合物材料更进一步地包括有一层覆盖材料，用以密封至少一层发光聚合物材料使之不暴露于潮湿和氧气中。
所述主系统是一个个人通信设备。例如是一种蜂窝电话。
本发明还提供了一种与主系统一起使用的电荧光显示器，所说的主系统包括电子部件，所说的电荧光显示器包括：一个基片材料；一个显示器表面；至少一个发光聚合物(LEP)层；与一电源相连并位于至少一个LEP层下表面的一个第一导电材料(ECM)层，所说的第一ECM层包括在其表面沿第一方向蚀刻的第一组导电通道，所说的第一组导电通道能沿其长度方向导电；与此电源相连并位于至少一个LEP层上表面的第二ECM层，所说的第二ECM层包括沿与第一方向相垂直的方向蚀刻的第二组导电通道，所说的第二组导电通道能沿其长度方向导电；所说的第一组导电通道和所述第二组导电通道在大量的预定点处沿LEP层相交叉；所说的第一ECM层和第二ECM层向至少一个LEP层表面的预定点处提供电流，引起所说至少一个LEP层在预定点处发光；并且其中所述第一组导电通道和所述第二组导电通道被蚀刻，以避免所述主系统的电子部件之间的干扰电接触。
其中第一ECM层由铝构成。第二ECM层由铟锡氧化物构成。
第一ECM层由具有高介电常数的材料构成。第二ECM层由具有低介电常数的材料构成。
主系统是一种蜂窝电话。
其中显示器表面由一种透明或半透明材料构成。
通过参照如下的对相关附图的详细说明，将会对本发明的方法和设备有一个更全面的理解。
附图说明
图1是本发明的电荧光背部照亮袖珍键盘的一个实施例的顶部示意图。
图2是本发明的电荧光背部照亮袖珍键盘的一个实施例的按键的横截面的侧视图。
图3是本发明的电荧光背部照亮袖珍键盘的底部示意图，用以说明在导电层中形成的电流交汇的凹陷部。
图4是以不同方式与本发明的LEP层相结合的传统显示器的部分横截面的一系列侧视图。
具体实施方式
图1是本发明的电荧光背部照亮袖珍键盘10的一个实施例的顶部示意图。这个电荧光背部照亮袖珍键盘10包括一个基片材料20，带有许多按键30的一个袖珍键盘25和电路触点35(图2)。电路触点35与袖珍键盘25的每个按键相连，导通按键30被按下后的电路。
在首选的实施例中，按键30被做在袖珍键盘25内，用一种透明或半透明的材料制成。这种袖珍键盘25可通过热塑或此工艺中知道的其它技术预制。尽管在首选实施例中按键30被模化在袖珍键盘25内，但须注意到按键30也可采用相同的或其它合适的材料另外单独制成，然后再与袖珍键盘25相连接。基片材料可以是任何合适的材料，例如玻璃纤维、尼龙、聚碳酸脂、氟卤化碳(fluoro-halo carbon)，或相类似的材料。
如图2所示，在基片材料20和袖珍基片25之间是一个夹在一起始导电层50和另一导电层60之间的发光聚合物(LEP)层40。任何合适的LEP都可用在LEP层40中。这种合适的聚合物的例子可从美国纽约Mamaroneck电子材料公司和英国白金汉郡Amersham国际专利产品目录通报上获得。
起始导电层50位于LEP层40之下和含有接头70的边缘。接头70连接起始导电层50和电源(未画出)。起始导电层50由任何合适的导电材料构成，最好由铝(Al)构成。起始导电层50蚀刻(图1中虚线)形成起始导电通道90，沿着起始导电层50的表面作用好似“电线”(即它们可导电)，起始导电通道90如图2的纸平面所示布置。
另一导电层60位于LEP层40之上，与起始导电层50一样，也包括一个接头80(图1)，其边缘连接另一导电层60和电源(未画出)。另一导电层60也可由任何合适的导电材料构成，最好由铟锡氧化物(ITO)构成。
与起始导电层50一样，另一导电层60也沿其表面蚀刻形成表面上的另一导电通道100(“电线”)。另一导电层60的另一导电通道100沿着与起始导电层50上蚀刻的起始导电通道90的方向相垂直的方向进行蚀刻。换句话说，两个导电层的蚀刻导电通道由于方向互相垂直，当从顶部或底部看时形成一个方阵。如图2所示，另一导电通道100在指向纸平面的方向。起始导电通道和另一导电通道最好用激光蚀刻，但也可用任何合适的方法制成，如果可行的话，比如立体石板印刷或物理掩模。
如图1和图3所示，在起始导电层50的起始导电通道90与另一导电层60的另一导电通道100交叉(比如交叠)的地方，形成一个发光点(P)。在这个发光点P处，由光源向起始导电层50和另一导电层60提供的电流激发LEP层40发出光亮。这些点P的区域提供了一个一致的光亮区从背部照亮袖珍键盘25的按键30。沿LEP层40的点P数越多，产生的光亮区越一致。
更重要的是，如图3所示，起始导电层50的起始导电通道90必须与袖珍键盘25的电触头35相配合。如前所述，这些电触头35与下面系统的电子线路相导通(比如电话、计算器)，以识别一个被按下的按键30。这样，例如当数字2键30被按下时，与数字2键30相连的电路触头35就与下面系统的电子线路相连的连接点相接触，以识别数字2键30被按下时的这个键30。相应地，起始导电通道90蚀刻时必须避开电路触头35，在基片材料20的底表面形成凹坑110。凹坑110使起始导电通道90横穿基片材料20的表面导电，以激发LEP层40提供光亮，也使电路触头35恰当地工作，以识别袖珍键盘25上被击打的按键。
尽管如上所述的起始导电层50和另一导电层60分别由Al和ITO构成，必须注意到任何合适的导电材料(比如有恰当的介电常数)都可被使用，如果是可取的话。最好起始导电层50是本质上具有反射性的，另一导电层60是透明的或半透明的，以便引导光线向上穿过袖珍键盘或显示器。
在首选实施例中，不同层(起始导电层50，LEP层40和另一导电层60)从袖珍键盘25的底部表面起丝网印刷在彼此的上部。在另一实施例中，这些层采用已知工艺中知道的真空沉积技术制成。此外，尽管首选实施例描述和说明了一个起始导电层50，一个LEP层40(典型上包括两个LEP层)和一个另一导电层60，应注意到任何数量的这些层中的每一种层，或它们的联合都是可被使用的，如果是可取的话。例如，应注意到两个或更多层的LEP材料，与所连接的导电层相配合一起使用以获得不同颜色的发出光。
参照图2，一个透明或半透明的覆盖物120将袖珍键盘25的外表面和基片材料20密封起来，这样这些被密封的层不会暴露到潮湿和氧气中。这些因素会对LEP材料的性能产生不利影响。接头70和80以及电路触头35在它们的边缘处都被密封，以便在这些部件和外部的导电部件比如电源之间实现电接触时仍能使这些层被保护。
如图4(a)所示，LEP夹层130(比如包含LEP的导体层)可被包含在一个具有一个显示器140，一个显示器支架150，一个PC板160和一个盖子170的电子设备中。LEP夹层130直接使用在PC板160上。采用这种应用方法，PC板160对LEP夹层130的一侧提供了密封保护，以免暴露到氧气和(或)潮湿中。LEP夹层130最好包裹在一种不透氧气和潮湿的材料中，以保护LEP材料。在图4(b)中，说明了应用LEP夹层130作为一个支架单独的部件。支架180加接到PC板160，LEP夹层130被用于支架180，这样LEP夹层130直接位于显示器140之下，并为所说的显示器140提供背部照明。尽管这里支架180对LEP夹层130提供了部分保护，以免其暴露于潮湿和(或)氧气中，LEP夹层130最好被包裹起来，以得到完全保护不受外部有害因素损害。在图4(c)中，LEP夹层130被直接用于一个与PC板160相连接的弯曲膜190(flex film)。这里LEP夹层130被密封在弯曲膜190内，以免暴露到氧气和(或)潮湿中，并被放置在显示器140和袖珍键盘200之下。用这种方法，单个LEP夹层130为两个设备提供了背部照明，减少了光源的数量和所要求的整个尺寸。
许多其它的应用和应用方法，对那些在此工艺中有熟练技能的人是显而易见的。此外，LEP夹层可容易地与其它技术相结合，包括没有限制的触摸屏技术，如果这是可取的话。
尽管本发明设备的首选实施例在附图中和上面的详细描述中得到说明，应知道本发明并不限于所说明的实施例，而且能做出许多重新组合、修正和替换而不背离下面权利要求中所提出和定义的本发明的精神。

Claims (18)

1.一个与一具有电子部件的主系统一起使用的电荧光袖珍键盘，包括：
一个基片材料，
一个具有至少一个键的袖珍键盘，
至少一层发光聚合物材料，
一个与电源相连产位于发光聚合物材料层下表面的第一层导电材料层，
一个与电源相连并位于发光聚合物材料层上表面的第二导电材料层，
所说的第一导电材料层和所述第二电材料层在预定点处对发光聚合物材料层提供电流，引起所说的发光聚合物材料层在此预定点处发光；所述第一导电层沿其表面在第一方向上蚀刻形成第一组导电通道，所述第二导电层沿其表面在与所说的第一方向相垂直的方向上蚀刻形成第二组导电通道，所说的第一组导电通道和第二组导电通道能够沿所说导电通道导电；以及
所述第一组导电通道和所述第二组导电通道被蚀刻，以避免所述至少一个键和主系统的所述电子部件之间的干扰电接触。
2.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其中发光聚合物材料在此发光的预定点由发光聚合物材料层上的沿发光聚合物材料层下表面的第一组导电通道与沿发光聚合物材料层上表面的第二组导电通道相交汇的地方确定。
3.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其基片材料由塑料、玻璃纤维、尼龙、聚碳酸脂或氟卤化碳组成的一些物质中选取。
4.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其袖珍键盘的按键由一透明或半透明材料构成。
5.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其中第一导电层材料由铝构成。
6.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其第二导电层材料由铟锡氧化物构成。
7.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其发光聚合物材料层、第一导电层和第二导电层用丝网印刷技术制成。
8.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其发光聚合物材料层/第一导电层和第二导电层用真空沉积技术制成。
9.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其至少有一层发光聚合物材料更进一步地包括有一层覆盖材料，用以密封至少一层发光聚合物材料使之不暴露于潮湿和氧气中。
10.如权利要求1所述的电荧光袖珍键盘，其主系统是一个个人通信设备。
11.如权利要求10所述的电荧光袖珍键盘，其个人通信设备是一种蜂窝电话。
12.与主系统一起使用的电荧光显示器，所说的主系统包括电子部件，所说的电荧光显示器包括：
一个基片材料；
一个显示器表面；
至少一个发光聚合物(LEP)层；
与一电源相连并位于至少一个LEP层下表面的一个第一导电材料(ECM)层，所说的第一ECM层包括在其表面沿第一方向蚀刻的第一组导电通道，所说的第一组导电通道能沿其长度方向导电；
与此电源相连并位于至少一个LEP层上表面的第二ECM层，所说的第二ECM层包括沿与第一方向相垂直的方向蚀刻的第二组导电通道，所说的第二组导电通道能沿其长度方向导电；
所说的第一组导电通道和所述第二组导电通道在大量的预定点处沿LEP层相交叉；
所说的第一ECM层和第二ECM层向至少一个LEP层表面的预定点处提供电流，引起所说至少一个LEP层在预定点处发光；并且
其中所述第一组导电通道和所述第二组导电通道被蚀刻，以避免所述主系统的电子部件之间的干扰电接触。
13.如权利要求12所述的电荧光显示器，其中第一ECM层由铝构成。
14.如权利要求12所述的电荧光显示器，其中第二ECM层由铟锡氧化物构成。
15.如权利要求12所述的电荧光显示器，其中第一ECM层由具有高介电常数的材料构成。
16.如权利要求12所述的电荧光显示器，其中第二ECM层由具有低介电常数的材料构成。
17.如权利要求12所述的电荧光显示器，其中主系统是一种蜂窝电话。
18.如权利要求12所述的电荧光显示器，其中显示器表面由一种透明或半透明材料构成。
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