CN1317571C - 照明用途的波导所使用的互锁成型紧固薄片 - Google Patents

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Abstract

在一例实施例中，本发明提出了一种装置，该装置包括第一层和第二层，且利用在层上所形成的一组紧固元件相互粘附在一起。紧固元件可以包括相互啮合的钩状元件，它可以互锁结构粘附在层上，或者另外，紧固元件可以采用设计者所选择的任何方式。在任何情况下，层都可以形成一个光导，它可以由一个光源来照明并利用总的内部反射(TIR)来传输光。

Description

照明用途的波导所使用的互锁成型紧固薄片
技术领域
本发明主要涉及紧固结构，更具体的是，涉及于包括电子开关矩阵的各种设备和装置所使用的紧固结构。
背景技术
电子开关常用于提供计算机设备的输入。电子开关响应物理力来产生信号。例如，用户可以通过按动按键来掌控电子开关。按动按键会产生施加在电子隔膜上的力，该力会依次引起电子隔膜产生电子信号。计算机键盘、按键和隔膜开关都是开关矩阵的常见实例。
发明内容
本发明主要提供了一种紧固结构，该结构也具有光导的功能。光导紧固结构可以广泛地应用于包括以下所详细讨论的开关矩阵的应用。例如，根据本发明，装置可以由包括第一组紧固元件的第一层和包括第二组紧固元件的第二层所构成。第一组和第二组紧固元件可以相互啮合，从而将第一层连接着第二层，并且第一或第二层中的之一层可以包括一个光导。
在一个典型的实施例中，光导紧固结构可以包括光导薄膜，该光导薄膜则还包括具有钩状的紧固元件。钩状的紧固元件可以相互啮合，以将光导薄膜相互连接着。采用这种方法，光导紧固结构可以确定预定的行程量，例如，在开关矩阵实施例中的键行程量。例外，紧固结构也能够具有校准机构的功能，它可以对键的摆动提供阻力，以及对键提供较大的有效接触面积，例如，较大的“点击点”(″sweet spot″)。
可以实现一个或多个光源，例如，发光二极管，来照明光导紧固结构。例如，在开关矩阵实施例中，可以采用光导紧固结构来实现LED，以照明在各键之间的区域或者甚至于键的本身。例如，在一个实施例中，一些上层部分形成了键，没有另外使用键帽，以及在另一实施例中，透明的或者部分透明的隔膜来覆盖上层部分。在这些情况下，通过照明上层部分，就能够照明键的本身。
在下面的附图和论述中将进一步阐述上述和其它实施例的其它细节。从论述和附图中，以及从权利要求中，其它性能、目的和优点将变得显而易见。
附图说明
图1A和1B是显示根据本发明实施例的紧固结构的剖面侧视图。
图2是紧固结构在没有啮合的状态下的投影图。
图3是两个典型紧固元件的剖面侧视图。
图4至图6是显示光导紧固结构以及用于定位照明光导紧固结构的光源的剖面侧视图。
图7和图8是显示光导紧固结构，配置的一个或多个用于照明光导紧固结构的光源，以及配置的一个和多个用于改善光导紧固结构照明的光学元件的剖面侧视图。
图9A至9C是说明具有上层和下层且相互间以三种可能结构配置的光导紧固结构的剖面侧视图。
图10是作为部分开关矩阵使用的光导紧固结构的剖面侧视图。
图11是适用于开关矩阵中使用所构成的未啮合光导紧固结构的投影图。
图12是另一作为部分开关矩阵使用的光导紧固结构的剖面侧视图。
图13是另一适用于开关矩阵中使用所构成的未啮合光导紧固结构的投影图。
图14是根据本发明实施例的隔膜开关的两个开关的分解方框图。
图15是说明开关矩阵的另一实施例的分解方框图
具体实施方式
本发明主要提出一种装置，该装置包括第一层和第二层且可以采用在层上所形成的紧固元件组相互连接着。例如，紧固元件可以包括钩状元件，它可以互锁的结构相互啮合，以便于连接着各层。另外，紧固元件可以采用设计者所想象的任何形式。在任何情况下，该装置也可以形成光导，它可以采用光源照明且以总的内部反射(TIR)来传输光。在该方式中，就能够向紧固结构提供功能性照明或装饰性照明。
光导紧固结构可以在各种应用中使用。例如，在开关矩阵的具体实施例方式的内容中提供以下某些细节。在某些情况下，可以将多个上层与1个下层连接起来，以定义开关矩阵中的键。此外，通过形成能够利用总的内部反射(TIR)来传输光的层，就能够向开关矩阵提供美感照明或功能照明。例如，该层可以构成以选择的区域发光，例如，对应于在小键盘上的键区域发光，从而照明键。然而，应该理解的是，开关矩阵实施例仅仅只是一个描述将光导功能集成于紧固结构中的许多广泛概念中的一个典型内容。
图1A和1B是根据本发明实施例的紧固结构10的剖面侧视图。正如所示，上层11包括一组紧固元件13A-13F(下文称之为紧固元件13)，而下层12包括另一组紧固元件14A-14F(下文称之为紧固元件14)。层11和12中之一的一部分具有光导功能。例如，具有光导功能的部分可以包括整体上的一层11或12，整体上的两层，或者是一层的或两层的一部分。在任何情况下，都可以在不需要其它光导部件的条件下向紧固结构10提供装饰性照明或功能性照明。
紧固元件13和14具有相当的硬度，以允许上层11和下层12确保相互紧固在一起。一般来说，紧固元件13和14可以具有各种不同的形状和尺寸。然而，在所说明的典型实例中，紧固元件13和14包括钩状元件，它能够以互锁的方式相互啮合。例如，在各个钩状元件之间的距离，即，在与基础相连接位置上的紧固元件13A和13B之间的距离可以在0.25厘米的范围内，但是本发明并不限制与此。驻留在各层10和11上的紧固元件13，14的数量取决于各个指定层的宽度。紧固元件的长度可以与指定层基础的长度相同，或者如果需要，也可以与层基础的长度不同。例如，在图2所说明的实施例中，紧固元件的长度小于层基础的长度。
在图1A和1B中所说明的紧固结构还可以包括弹簧状元件(未显示)，例如，弹性的珠子或柱子，以便于向处于开启位置的上层11和下层12提供一个偏置力(如图1A所说明的)。层11和12可以采用咬住的方式相互啮合或一起滑动。各种啮合结构都允许光在层之间传输，正如以下将进一步详细讨论的那样。采用这种方式，就能够获得多种照明效果。
在上层和下层11，12之间允许行进的预定距离可以正比于一个或多个紧固元件13和14的尺寸。例如，在凸出于各个上层和下层11和12的紧固元件13和14的高度可以稍微大于在上层和下层11和12之间所允许的行进量。
紧固元件13和14所具有的元件宽度(在各个紧固元件13和14的最边缘端之间的距离，可以在与指定元件有关的层11和12基础平行平面上测量到)可以在0.1厘米至1厘米的范围内。该行进的距离可以在0.1厘米至1厘米的范围内。例如，对于各种不同的应用，包括，诸如键盘、小键盘和隔膜开关的开关矩阵中的应用，所希望的行进距离可以小于3毫米，小于2毫米，甚至于小于1毫米。在任何情况下，行进的量都可以根据特殊应用的需要来设计。
图2是在没有啮合状态下的紧固结构10的投影图。例如，各个上层和下层11和12都可以根据紧固元件13和14所需要的形状包括材料挤压而成的薄膜。在某些情况下，层11和12中的一层可以包括多种材料，在这种情况下，就可以采用共同挤压的方式来形成层。例如，在某些情况下，需要能够采用不同于层11和12中一层的基础材料来形成部分紧固元件13和14。
另外，在某些情况下，紧固元件13和14的尺寸可以与不同的层11和12不相同，或者甚至于在指定层11和12上可以具有不同的尺寸。例如，在某些情况下，紧固结构10可以设计成具有造型形状。在该情况下，当上层和下层11和12相互啮合时，不同层11和12的不同紧固元件13和14可以具有不同的尺寸，以便于适合结构10的造型形状。
部分紧固结构10形成光导。上层11，或者下层12，或者两者都可以采用相同的材料来挤压，使之能够利用总的内部反射(TIR)来传输光。另外，只有部分上层11，或者下层12，或者两者可以形成光导，在这种情况下，可以使用共同挤压工艺来形成部分光导的层。在一种情况下，紧固结构10可以集中紧固结构的优点，包括粘结能力、对准功能和其它优点，以光导功能的方式在各种终端应用中提供美感照明、装饰照明或功能照明。可以将涂层涂覆在紧固结构10上，以改善整个紧固结构10的TIR。另外，根据所需的照明效果，也可以采用开槽或涂覆技术来提取光线。
图3是两个紧固元件的剖面侧视图。另外，尽管说明采用了钩状形状，但是紧固元件可以采用其它形状。如果紧固元件具有钩状的形状，则可以包括将钩18A和18B连接着基础17的杆16A和16B。在杆部分18A和18B之间的距离(X)可以在0.25厘米的范围内，但是在这方面本发明并没有特殊的限制。紧固元件的高度(Y)可以在.01厘米至1厘米的范围内，但是本发明在这方面并没有特殊的限制。紧固元件的宽度(Z)可以在0.1厘米至1厘米的范围内，但是本发明在这方面并没有特殊的限制。这些形状和尺寸是开关矩阵应用中的实例。对于其它应用来说，形状和尺寸可以是不同的。例如，尺寸可以大于以上所提到的尺寸，在各种其它应用中，该尺寸可以是以上所提到尺寸的10倍。也可以采用更小的尺寸。
图4至6是光导紧固结构和配置的照明光导紧固结构的光源剖面示意图。光源40可以由任何光源所组成，它可以包括白炽光源或荧光光源。在许多情况下，光源40可以包括半导体光源，例如，发光二极管(LED)。光源40可以配置在光导紧固结构10的附近，从而可以照明结构10的光导，以提供所需的照明效果。虽然图4至6说明了配置光源40以照明光导紧固结构10的三种典型结构，但是图4至图6的结构只是实例。也可以存在其它结构。在任何情况下，诸如开槽或涂覆的各种不同的发射技术都可以应用于上层或下层11和12，从而可以控制或任意的方式发射层的光，即，可在紧固结构上所选择的位置上来发射光。更具体的说，发射特性可以包括表面外形性能，例如，开槽、下降或凸出；或者可以包括诸如涂覆之类的材料特性或者其它材料性能。
正如图7所说明的，可以使用一种或多种光学元件，以提高来自光源40的光传输至光导紧固结构10。例如，透镜50可以定位在光源40和光导紧固结构10之间，以便于充分地利用总的内部反射(TIR)来调整通过光导紧固结构10传输光之前光的条件。透镜50可以表现为一个和多个光学元件，或者可能是一个较复杂的光学系统，以改善光导紧固结构10的照明。
正如图8所说明的，可以使用多个光源40A和40B，来照明光导紧固结构10。在该情况下，各个光源40A和40B都可以具有一个透镜50A和50B，或者一个较复杂的光学系统，以用于改善光导紧固结构的照明。另外，也可以使用任何数量的光源。在某些情况下，可以选择如此光源，使得上层和下层可具有不同的照明，即，可以具有不同颜色、不同亮度、或者不同临时导通/截止(闪烁)图形。同样，也可以使用不同的光源，以获得诸如叠加颜色效果和开/关光转换的各种不同的效果，正如以上下详细讨论的那样。
图9A至9C说明了光导紧固结构10，该结构具有分别相互以三种可能结构配置的上层11和下层12。图9A图示说明一种扁平结构，在该结构中，各层11和12的紧固元件都与其它层的基础部分紧密相连。图9B图示说明了部分扁平结构，在该结构中，层11和12的紧固元件不与其它层紧密相连。图9C图示说明了非扁平结构，在该结构中，层11和12的紧固元件相互间紧密相连。
根据本发明，可依据层11和12相对相互之间的当前结构来提供不同的光效果。例如，如果光源只照至一层，则当层是相互紧密相连(图9A和9C)时，光就能传输到另一层。对于图9A和9C的不同紧密相连结构，在层之间所传输的光总量也可以是不同的。对于一个或多个紧密相连的结构来说，可以将紧固元件的形状设计成有利于改善或增强在层11和12之间的光传输。
另外，如果由一个光源来照明两层，则可以获得叠加颜色的效果。例如，如果采用一个光源来照明两层，则在层11和12相互紧密相连时的某些位置上，光的效果就变得更加突出。此外，可以采用不同颜色光源来照明不同层。在这种情况下，在层11和12之间的紧密相连就会引起光在不同层之间传输以采用叠加方式组合。例如，如果层11是采用红色光照明的以及层12是采用绿色光照明的，则在两层相互相连时该层就会出现黄色光。在这种情况下，以叠加方式组合的红色和绿色光也会产生黄色的光。本发明可以探索任何广泛的各种叠加颜色的现象，以便于在光导紧固结构10中获得所需要的照明效果。同样，对于一个或多个紧密相连的结构，可以将紧固元件的形状设计成有利于改善或增强在层11和12之间的光传输。同样，例如，使用开槽和涂覆的各种发射技术都可以应用于上层11和下层12，以便于采用可控方式或任意方式来产生由层所发射的光。
图10是显示适用于部分开关矩阵的光导紧固结构的剖面示意图。正如以上所讨论的，开关矩阵是一种得益于本发明的典型应用。在这种情况下，光导紧固结构的上层11可以包括多个分离的上层部分11A和11B。各个上层部分11A和11B可以采用一组紧固元件与下层12机械啮合。下层12可以形成一些孔91A和91B以及诸如内盖簧93A和93B之类的弹簧，并可以穿过孔91A和91B使得上层部分11A和11B的基础部分偏离下层12。在某些情况下，内盖簧93A和93B可以使得上层部分11A和11B能够将上层部分的紧固元件与下层12的紧固元件充分紧密相连(正如图9C所示)。正如所说明的，内盖簧93A和93B可以毗邻上层部分11A和11B的紧固元件。另外，在对应于内盖簧93A和93B区域中，可以去除上层部分93A和93B的紧固元件，在这种情况下，内盖簧93A和93B可以毗邻上层部分11A和11B的基础部分。
光源40可以配置来用于照明下层12，或者可能照明一个或多个上层部分11A或12B。如果是照明下层12，则可以利用在下层12和各个上层部分11A和11B之间的光传输来照明上层部分11A和11B。用户可以启动开关矩阵的按键，例如，使得上层部分11A可以按动内盖簧93A。一旦按动了这一按键，就可以使得在上层部分11A和下层部分12之间的紧密相连脱开(如图9B所图示说明的)。在这种情况下，该键可以从照明状态变化到非照明状态。
同样，在某些情况下，由用户完全按动按键，则上层部分11A和下层能够回到紧密相连的状态(正如图9A所图示说明)。在这种情况下，该按键可以重新照明。采用这种方式，一旦按动了该按键之后，就可以向用户呈现出该按键启动的直观显示。换句话说，当用户按动该键使得上层部分11A和下层12之间的紧密相连脱开并随后重新相连时，该键可以瞬间闪亮。当用户释放该按键时，可以产生相同的效果。另外，光导紧固结构10可以设计成关闭或导通，并当按动该键时，可以保持关闭或导通的状态。此外，正如以上所讨论的，可以获得叠加颜色效果。
如果在开关矩阵中使用，上和下层11和12还可以提供多种除了照明效果之外的优点。例如，啮合的上下层11和12可以提供个按键摆动的阻力，并且可以确保各个按键保持在原位上以及适当对准各个内盖簧元件。采用这种方式，上层和下层11和12可以起到开关矩阵中的各个按键的对准结构的功能。
另外，层11和12可以采用挤压或注塑模等方法以相对较低的成本来制造。此外，提供取代上层和下层11和12分离的校准结构，就可以显著地简化矩阵的装配工作。上层和下层11和12可以采用滑动或咬住的方式简单地啮合在一起，使得紧固元件(例如，具有钩状结构)可以相互重叠以提供一个互锁的结构。从而可以避免用于对准结构的安装托架的加工。同样，通过减小按键的行进距离和减少开关矩阵中的层数，使用紧固元件10就能够实现更薄的开关矩阵。此外，这里所讨论的紧固结构10可以在环境和开关矩阵的传感器之间提供密封层或部分密封层。
另外，层11和12可以为开关矩阵的设计提供更多的设计自由度。通过实现根据本发明的紧固结构，开关矩阵不需要保持按键在原位的模制。此外，可以从功能和/或美感上来改进按键的形状和外形。例如，相邻的按键不需要采用模制来分开，该模制在形成诸如手机或手持计算机之类的手持设备中的一部分的开关矩阵中特别有用。同样，因为可以去除该模制，所以就可以有更多的空间用于按键的自身。同时，也可以实现以上所概括的装饰或功能性的照明效果。
图11是光导紧固结构10的投影示意图，该紧固结构包括一个下层12和有多个上层部分11A至11H所组成的上层。正如以上所讨论的，下层12可以与各个上层部分11A至11H相啮合。所形成的下层12具有用于对准开关矩阵的弹簧元件(未显示)的孔91A至91H。例如，孔91的尺寸可以在0.1至2.0平方厘米的范围内，但是本发明并不一定限制与此。在一个特殊的实例中，孔91是正方形，表面区域约为0.635平方厘米。当层相互啮合时，各个上层部分11A至11H可以覆盖孔91A至91H中的一个孔。例如，上层和下层11和12可以采用滑动或咬住的方式将上层部分11A至11H简单啮合在下层12上。
在开关矩阵中，上层部分11A至11H可以具有由用户按动的按键功能。采用这种方式，就可以实现更薄的开关矩阵和/或具有更少元件的开关矩阵。另外，也可以将其它键帽(未显示)附加在用户所需按动的各个上层部分。此外，对于隔膜开关来说，隔膜覆盖层可以覆盖着光导紧固结构。该隔膜覆盖层可以是透明的或者是部分透明的，从而可以通过该隔膜覆盖层来观察以上所讨论的光效应。
在图11所说明的实施例中，希望能够防止在层啮合时上层部分11A至11H相对于下层12的横向移动。获得这种效果的一个方面是采用粘结剂或者其它合适和粘结材料将上层部分11A至11H粘结在内盖簧元件上。防止上层部分11A至11H相对于下层12横向移动的另一方法是在下层12中形成一个区域(未显示)。该区域可以定义上层部分11A至11H的位置区域，以便于在层的啮合时限制上层部分11A至11H相对于下层12的横向移动。例如，下层12的紧固元件可以在选择的位置上用模具进行热密封或固化以形成区域。在下层12中所产生的区域可以定义为放置各个上层部分11A至11H的位置区域。
图12和13图示说明了另一实施例，在该实施例中，以一个下层12和一个具有刚性元件113和弹性区域115的单个上层11的方式来实现光导紧固结构。图12是剖面示意图。正如所示，下层12与上层11相啮合。所形成的下层12具有孔91A和91B，以对准弹簧元件93A和93B。上层11包括刚性元件113A和113B以及弹性区域115。例如，在开关矩阵中，刚性元件113A和113B可以具有用户所按动的按键的功能。另外，也可以将其它键帽(未显示)粘结在各个刚性的元件113A和113B上。
图13是采用根据本发明实施例的下层12和上层11方式所制成的未啮合光导紧固结构的投影示意图。正如所示，下层12与上层11相啮合。所形成的下层12具有孔91A和91B，以对准弹性元件。上层11包括刚性元件113A至113H以及在各个刚性元件113A至113H之间的单个或多个弹性区域115。在层的啮合时，各个刚性元件可以覆盖着孔91A至91H中的一个孔。例如，采用滑动或咬住上层11和下层12的方式，就可以简单地将层啮合在一起。通过将光导功能集成在上层11、下层或者两层，就能够获得改良的视觉效果。
实例
为了形成以上所讨论的层11和12，可以将诸如透明的聚合物之类的基本透明的光导材料投入到单杆螺杆挤压机(可由Davis Standard Corporation所提供)，该挤压机的直径大约6.35厘米(2.5英寸)、长度/直径比例为24/1，并且具有从大约175至232摄氏度(350至450华氏度)稳定升高的温度曲线图。所使用的材料可以包括聚合材料，例如，丙烯酸、聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈、高耐热性苯乙烯块共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氯乙烯、纤维素、聚酰胺尼龙、聚砜树脂、聚醚类砜、聚醚砜、聚苯砜、聚乙烯、醋酸乙烯树脂、甲基丙烯酸、聚丙烯、聚丁烯、聚亚安酯、聚甲基丙烯酸甲酯戊烯、有机硅塑料、氟塑料、或者其它适用的澄清材料。
在基本透明材料是聚丙烯的情况下，它可以在颈状管加热至大约232摄氏度(450华氏度)至少690000帕斯卡(每平方英寸100磅)压力下流出，并流入至大约20厘米宽(8英寸宽)的MasterFlex LD-40薄膜模子(可由Wisconsin的Eau Clairede产品公司提供)，保持大约232摄氏度(450华氏度)的温度。该模子可以具有构成紧固元件的薄膜的压出机机头口型，例如，可形成图1A和图1B所示的自适配轮廓的元件。
从模子中取出的聚丙烯薄膜，并且以每秒3米(10英尺/每分钟)的速度滴落到保持在10至21摄氏度(50至70华氏度)的骤冷箱中，且维持至少10秒钟。其中骤冷的介质可以是比重为0.1％至1.0％的表面活性剂、含乙氧基的CO-40(可由South Carolina、Greenville的LLC的Ethox化学公司所提供的聚氧乙烯机油)的水，以增加疏水性聚烯烃材料的可湿性。
随后，空气干燥骤冷后的薄膜，并且收集在91至137米的滚筒(100至150码的滚筒)上。该薄膜可以具有一个均匀的基本薄膜，采用卡钳测量，基础薄膜为大约0.035+/-0.005厘米(0.014+/-0.002英寸)，紧固元件的宽度(紧固元件最外侧之间的距离，在平行于薄膜的基本面的平面上进行测量)为大约0.1524+/-0.005厘米(0.060+/-0.002英寸)。薄膜可以具有的压延基本重量为大约700克/平方米。所允许的垂直行进可以为大约0.094厘米(0.037英寸)。在各种操作中，可以将压延的薄膜通过保持在大约93摄氏度(200华氏度)的平滑的铸塑辊筒来退火以压平基片，并随后绕在15.24厘米芯子(6英寸芯)上，以减小卷筒的弯曲。
图14是根据本发明实施例的两个隔膜开关的投影示意图。正如所示，隔膜开关可以包括支撑的基片131，以提供机械上的稳定性。电子隔膜132可以驻留在该支撑基片131的上部。电子隔膜可以包括多个传感器，可根据所施加的力来产生信号。内盖簧93可以驻留在电子隔膜132的上部。该内盖簧可以是分离的内盖簧或者可以连接起来形成矩阵。例如，内盖簧可以是金属的内盖簧，也可以是诸如聚酯之类的聚合物材料所制成的内盖簧。
所形成的下层12可以具有孔91A至91B，用于对准内盖簧93A和93B。上层11定义为对应于下层12中的孔91A和91B的上层部分11A和11B。换句话说，在上层11和下层12相啮合时，上层部分11A和11B各自可以覆盖着孔91A和91B。内盖簧93A和93B可以使得上层部分11A和11B偏离下层12。当对上层部分11A和11B中的一部分施加一个物理力时，该力就会使得所对应的内盖簧压紧，该力也会使电子隔膜132中的传感器启动。
隔膜覆盖层135覆盖着上层11和下层12。光源可以照明下层12和/或一个或多个上层部分11A和11B，正如以上所讨论的。该隔膜覆盖层可以是透明的或者是部分透明的，从而使得用户可以通过该隔膜覆盖层来观察光效应。在另一实施例中，上层部分11A和11B可以包括没有任何隔膜覆盖层135的键，或者除了隔膜覆盖层135以外还可以附加其它键帽。在这种情况下，光导的功能就可以用于在键之间产生的发光效应。
利用以上所讨论内盖簧来定位上层11和下层12，就能够使得对应于各个开关的区域变硬。更具体的说，在根据本发明实施例的内盖弹簧元件93上可以提供任何形式的硬化剂。通过向键操作提供大的刚性区域，上述内盖簧元件区域硬化就能够改善开关矩阵，特别是隔膜开关。另外，可以获得较大的“点击点”。此外，在某些实施例中可以避免使用隔膜覆盖层135。如果使用的隔膜覆盖层135，当硬化剂使得上层11定位在对应于开关区域上时，就可以避免隔膜覆盖层135的压纹。
正如以上所讨论的，包括与下层相啮合的上层的紧固结构可以为开关矩阵设计者提供设计的自由度。因此，与常规开关矩阵结构相比较，以上所讨论的对准元件可以允许在相同尺寸的区域中实现更多数量的键，还允许通过取消覆盖着键的模型或框架使得键可以更紧密地靠在一起。另外，正如以上所讨论的，开关矩阵的厚度可以采用紧固元件来减小。此外，能够取消对其它键帽的需要。
紧固结构还有提供对准的优点，包括为某些键提供较大的使用接触区域，例如，较大的“热键”，以及对键的摆动提供阻力。此外，利用能够通过总的内部反射来传输的材料形成的紧固元件，该结构可以形成光导，它可以向以上所讨论的开关矩阵提供功能性或装饰性照明。
另外，紧固结构可以环绕着内盖簧元件形成腔室，以增强按键启动的声音效果。换句话说，以上所讨论的紧固结构可以提高或增强由内盖簧启动所产生的声音效果。于是，可以通过触觉感觉，可注意到的声音响效果，和/或视觉效果来完成按键的启动。另外，以上所讨论的紧固结构10可以在开关矩阵的环境和传感器之间提供密封层或部分密封层。在这些方面，紧固结构可以用于改善开关矩阵。图15说明了开关矩阵的另一实施例。正如所示，开关矩阵可以包括一个支撑基片131，它可提供机械稳定性，并且电子隔膜132可以驻留在该支撑基片131的上部。其次，电子隔膜可以包括多个传感器，可根据所施加的力来产生信号。连接着内盖簧150的矩阵可以驻留在电子隔膜132的上部。在矩阵150中的内盖簧151A和151B可以采用沟道152相互连接，在同时待审查的和共同指定的美国专利申请号09/848,458的专利中进行更详细的讨论，此文整体引入于此供参考。所形成的下层12具有用于对准内盖簧151A和151B的孔91A至91B，并且上层11定义了对应于下层12中的孔91A和91B的上层部分11A和11B。
根据一个实施例，内盖簧元件150的矩阵可以包括一个光导。换句话说，内盖簧元件150的矩阵可以由利用总的内部反射(TIR)传输光的材料制成。一个或多个光发射结构可以附加在内盖簧元件150的矩阵，以边缘采用可控方式或任意方式来产生所需发射的光。此外，沟道152可以增强发光效应。
光源40C可以用于通过利用总的内部发射的内盖簧元件150矩阵来传输光。如果需要的话，也可以使用一个或多个其它光源40A和40B通过以上所讨论的上层11和/或下层12来传输光。通过照明内盖簧元件150的矩阵，就能够获得开关矩阵的均匀光。光可以通过包括诸如一个或多个上层11、下层12和内盖簧元件150的矩阵之类光导的各种元件来传输。在某些情况下，可以使用不同的颜色、不同的亮度，或者不同临时开/关(闪烁)图形。同样，也可以使用不同的光源，来获得诸如叠加颜色效果和开-关光转换的各种照明效果。
本发明不同实施例在开关矩阵方面中的典型实施方法可以包括在隔膜开关、小键盘或者键盘方面中的实施。例如，本发明可以实现手持计算机设备的部分，例如，手掌计算机或手机、膝上或桌面键盘、在航空器、船只或汽车的仪表屏上的开关矩阵，或者在家用电器、音乐仪器中的开关矩阵或者任何其它需要使用开关的应用。
另外，紧固结构可用在与开关矩阵无关的其它应用中。特别是，可以在需要紧固功能和光导功能的任何应用中使用紧固结构。因此，本发明并不限制于开关矩阵实施例的典型讨论，而是可以想象在任何广泛的各种应用中提供非常有用的优点。
此外，虽然已经讨论了可以利用压延工艺来产生紧固结构的实施例，但是也可以使用其它处理工艺来实现相同的或类似的结构。例如，可以采用压延、预压、注塑成型、压缩成型、热成型、快速成型、浇铸和固化、压纹或者其它工艺来实现以上所讨论的一种或数种结构。在某些情况下，可以采用一种较复杂的压延工艺来形成作为紧固结构的各层中的部分光导材料。特别是，可以使用混合共同压延，多层压延或微层多层压延技术，以在其它材料中包括或嵌入光导材料，从而实现光导紧固结构。混合共同压延可以是非常有用的技术，例如，它可以在另一种材料中嵌入玻璃、聚合物光导纤维或者高双折射的材料。也可以添加诸如增强剂，色素或者等等之类的添加剂。因此，其它实施方法和实施例都在以下权利要求所包含的范围内。

Claims (15)

1.一种紧固装置，它包括：
一层包括第一组紧固元件的第一层；和，
一层包括第二组紧固元件的第二层，其特征在于，所述第一和第二组紧固元件可相互啮合在一起，从而将第一层粘附在第二层上，并且第一或第二层中之一的一部分形成光导，该光导是由可以利用总的内部反射来传输光的基本透明光导材料所制成，所述形成光导的部分包括致使从光导提取光的发射结构。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紧固元件的啮合组包括钩状元件，它们共同定义了在第一和第二层之间的行进距离。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述行进距离是在0.01厘米至1厘米的范围内。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一个弹簧元件，用于将第一和第二层相互分离开来。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基本透明的光导材料包括能够通过总的内部反射来传输的聚丙烯材料。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射结构包括以下中的一个：在光导内形成的开槽和在光导上形成的涂覆。
7.一种光导紧固结构，其特征在于，它包括：
一层第一层形成了光导并包括第一组多个紧固元件，其中所述第一层是由利用总的内部反射来传输光的基本透明的光导材料制成的；以及，
一层第二层形成光导并包括第二组多个紧固元件，其中所述第二层是由利用总的内部反射来传输光的基本透明的光导材料制成的；其中，第二组多个紧固元件与第一组多个紧固元件相互啮合，使得第一和第二层可以相互粘附在一起，所述层包括致使从其中至少一个光导中提取光的发射结构。
8.如权利要求7所述的结构，其特征在于，还包括一个配置成照明其中一层的光源，使得光可以利用总的内部反射通过光导来传输，其中所述光源包括发光二极管LED。
9.如权利要求8所述的结构，其特征在于，还包括多个配置成照明其中一层的光源。
10.如权利要求7所述的结构，其特征在于，所述发射结构包括以下中的一个：开槽和涂覆。
11.如权利要求8所述的结构，其特征在于，所述光源包括配置于照明第一层的第一光源，该结构还包括配置于照明第二层的第二光源，使得光可以利用总的内部反射通过第二层来传输。
12.如权利要求11所述的结构，其特征在于，所述第一光源发射出第一种颜色的光和第二光源发射出第二种颜色的光，其中，当层啮合在第一位置上时，所述第一和第二种颜色的光基本上是不能以叠加方式传输；当层啮合在第二位置上时，所述第一和第二种颜色的光基本上能以叠加方式传输。
13.如权利要求12所述的结构，其特征在于，还包括一个光学元件，它配置于将来自所述光源的光分配于所述光导紧固结构中的第一层。
14.如权利要求12所述的结构，其特征在于，所述光源可定位照明第一层，其中光可以在第一层和第二层之间传输并且从第二层中提取。
15.如权利要求7所述的结构，其特征在于，所述结构形成至少部分的开关矩阵。
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