CN1524257B - 用来处理在移动电话键标套后的接近敏感触摸垫的系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于接近的相互电容敏感触摸垫，直接布置在移动电话的小键盘键标套下面，其中与每个键相联的支柱穿过触摸垫的相互电容敏感传感器电极栅，从而小键盘支柱不会与触摸垫探测和沿小键盘表面运动的点击物体跟踪相干扰，由此能够在移动电话的显示器上实现触摸垫数据输入、光标控制、及滚动条控制，其中小键盘支柱致动在触摸垫下面的机械开关。

Description

用来处理在移动电话键标套后的接近敏感触摸垫的系统
本文档要求具有序列号60/296,414和提交于06/06/2001的分案专利申请的优先权，并且通过参考并入在该专利申请中包括的所有主题内容。本文档也要求具有序列号09/603,417和提交于06/22/2000、具有序列号09/759,609和提交于01/11/2001、及具有序列号09/656,522和提交于09/07/2000的四个共同待决申请的优先权，并且通过参考并入在这些申请中包括的所有主题内容。
技术领域
本发明一般涉及触摸垫和移动电话。明确地说，本发明涉及采用一种触摸垫，从而能布置和操作它，同时在移动电话的小键盘下面，其中用户通过以典型方式按压在键标套上的键操作小键盘，并且其中能致动布置在键标套下面的触摸垫，由此能够实现在移动电话中的显示操作，从而控制在移动电话中的光标、滚动条、及字母数字数据输入。
背景技术
可携带信息器具包括可携带通信器件，这些器件知道有多个熟悉的名称，举例说如蜂窝式电话、峰窝电话、及移动电话(下文统称为“移动电话”)。移动电话现在能够提供除仅仅声音传输之外的更多服务。例如，移动电话现在提供诸如访问因特网以便网浏览和使用电子邮件之类的数据服务。这些服务随着提供给它们的基础结构变得更广泛适用，正在成为普遍存在的。
有禁止这些数据服务的使用的几个问题。因为这些移动电话是小型器件，所以在它们上缺乏实现数据输入和显示控制技术的表面空间。移动电话必须典型地依赖于作为字母数字数据输入和显示控制的主要资源的小键盘。不幸地是，经验已经表明对于所有类型的数据输入和显示控制使用小键盘低效、缓慢、麻烦、及使用户为难。因而，尽管容易浏览诸如移动电话网浏览器之类的图形界面和把文本迅速输入在文字处理器中以便发送电子邮件的能力是高度希望的，但没有实现。
因此超过先有技术的优点在于，提供一种在诸如移动电话之类的可携带器具中能够实现快速数据输入和图形显示控制的系统。理想地，该系统应该能够使移动电话保持其常规小键盘，同时提供一个触摸垫和相关触摸垫能力。然而，系统不应该要求一个分离触摸垫表面。因而，系统应该包括一个触摸垫，而不修改移动电话的外观。触摸垫能布置在键标套下面，并且由一个开关或其它致动装置致动。
要不然，触摸垫能布置在一个显示屏幕下面，或在移动电话的本体的某一部分下面，其中用户能在其表面上方滑行手指。重要的是，触摸垫通过接近检测操作，并因而为了操作不需要与触摸垫直接接触。经其触摸垫能探测一个点击物体的表面能是小键盘的键标套、LCD显示屏幕、或由触摸容易接近的可携带信息器具本体的一部分。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种能够提供触摸垫功能性、同时布置在小键盘的键标套下面的接近敏感触摸垫。
本发明的另一个目的在于提供这样的接近敏感触摸垫，从而用于在键标套上每个键的支柱穿过触摸垫的一个相互电容性传感器电极栅(grid)。
本发明的另一个目的是修改相互电容性传感器上的电极的间隙，以允许支柱穿过电极栅。
本发明的另一个目的在于，绕经触摸垫布置的孔径弯曲或倾斜电极的一些，以便能够致动机械开关。
本发明的另一个目的在于，修改传感器算法以补偿修改的间隔和在触摸垫上的电极中形成的弯曲或倾斜。
本发明的另一个目的在于，提供一种分离触摸垫，该分离触摸垫提供专用功能性作为一个滚动机构。
本发明的另一个目的在于提供这样的接近敏感触摸垫，从而当移动电话带有一个能关闭的盖时，接近敏感触摸垫布置成在关闭移动电话时是可访问的。
在一个最佳实施例中，本发明是一种直接布置在移动电话的小键盘键标套下面的基于接近的相互电容敏感触摸垫，其中与每个键相联的支柱穿过触摸垫的相互电容敏感传感器电极栅，从而小键盘支柱不会与触摸垫探测和沿小键盘表面运动的点击物体跟踪相干扰，由此能够在移动电话的显示器上实现触摸垫数据输入、光标控制、及滚动条控制，其中小键盘支柱致动在触摸垫下面的机械开关。
在本发明的第一方面，用于基于接近的相互电容敏感触摸垫的电极栅布置在一种可弯曲和非传导基片材料上。
在本发明的第二方面，布置穿过基片材料的孔，以能够实现小键盘支柱穿过其的运动。
在本发明的第三方面，基于接近的相互电容敏感触摸垫以休眠模式和活动模式操作由此节省功率，并且防止当键在使用中时不希望有的触摸垫操作。
在本发明的第四方面，电极栅包括箔Capton Glidesensor上的蚀刻铜。
在本发明的第五方面，基于接近的相互电容敏感触摸垫提供单击、双击、滚动控制、及光标控制。
在本发明的第六方面，触摸垫不受在点击物体与触摸垫之间的变化距离的影响，能够使点击物体在键上方和在键之间行进，而不影响触摸垫性能。
在本发明的第七方面，沿移动电话的一个侧边缘布置一个分离的触摸垫，以提供专用滚动能力。
根据本发明的一个方面，这里提供一种可携带电子器具，包括：一个小键盘，带有多个键，所述多个键的每一个排列成致动一个相应机械开关，以提供第一类型的用户输入；和一个阻抗检测装置，与所述小键盘整体配置，以提供第二类型的用户输入，所述第二类型的用户输入不是通过机械开关的致动而操作的，其特征在于，其中所述的阻抗检测装置是作为一个接近敏感触摸垫操作的，其中所述的小键盘和所述的阻抗检测装置共同扩展，并且所述的阻抗检测装置设置在所述小键盘的下面。
根据本发明的另一个方面，这里提供一种用于提供把触摸垫功能性与离散键相结合的可携带电子器具的方法，所述方法包括以下步骤：(1)提供一个带有多个键的小键盘，其中所述多个键的每一个排列成致动一个相应机械开关，以提供第一类型的用户输入；和(2)提供一个与小键盘整体配置的阻抗检测装置，以提供不通过机械开关致动的第二类型的用户输入，其特征在于，其中所述的阻抗检测装置是作为一个接近敏感触摸垫操作的，其中所述的小键盘和所述的阻抗检测装置共同扩展，并且所述的阻抗检测装置设置在所述小键盘的下面。
结合以下附图参阅下文详细描述将使本专业技术人员对本发明的这些和其它目的、特征、优点及可选择方面一目了然。
附图说明
图1是有本发明用在其中的一种典型移动电话的立体图。
图2是小键盘一部分的闭合、放大、轮廓和剖视图。
图3是小键盘一部分的闭合轮廓剖视图。
图4说明先有技术，表示由某种介电绝缘材料把X电极栅与Y电极栅分离。
图5是按照当前最佳实施例制成的触摸垫的剖视图。
图6表示在图5中描述的Y电极栅的顶视图。
图7表示在图5中描述的X电极栅的顶视图。
图8表示所有重叠电极层布置在触摸基片上之后触摸垫的外观。
图9是移动电话的不同实际配置的说明。
图10是图9的、使盖关闭的移动电话的说明。
图11是移动电话的基本元件的方块图。
具体实施方式
本发明的当前最佳实施例是直接布置在移动电话的小键盘键标套下面的基于接近的相互电容敏感触摸垫。与每个键有关的小键盘支柱以这样一种方式穿过触摸垫的电极栅，从而支柱不会干扰触摸垫探测和沿小键盘表面运动的点击物体的跟踪。小键盘的键提供第一类型的用户输入。触摸垫能够在移动电话的显示器上提供数据输入、光标控制、及滚动条控制。因而触摸垫提供第二类型的用户输入。小键盘的键以字母数字字符的形式提供离散输入。相反，触摸垫是一种阻抗检测装置。更明确的说，触摸垫利用相互电容检测技术确定在其表面上方手指的位置。
图1是一种典型移动电话10的立体图。虚线12指示布置在多个键20下面的触摸垫的近似位置。多个键20是布置在一个硬壳体14下面的键标套22(末表示)的唯一可见部分。键标套22是小键盘18的第一层。小键盘18包括能够使多个键20致动对应机械开关的所有元件，并且在本发明中，也包括整体布置在其中的触摸垫。移动电话包括一个显示屏幕8，并且也可以包括某一外部天线(未表示)。在移动电话内部，布置诸如可充电电池之类的电源、和用于电话和用于触摸垫的电子电路。
图2是小键盘一部分的特写和放大轮廓和剖视图。该视图表示是键标套22的部分的多个键20的单个键。键20典型地是能够变形的橡胶状材料。然而，键20也能由一种刚性材料形成。重要的是，用于键20的材料不会干扰触摸垫的操作。换句话说，键20不应该干扰在触摸垫的电极栅之间的相互电容的探测、和由诸如手指之类的点击物体引起的相互电容的变动。
键20包括用来在键按下时致动一个机械开关32的支柱24。键20能是任何希望形状。值得注意的是，键20典型地是一个凸起形状，从而键穿过和稍高于硬壳体14向外突出。要不然，键20能与硬壳体14的表面平齐，但这种配置或许能避免以向用户提供更好的反馈。另一个选择例是使键标22暴露，而没有硬壳体的任何表面覆盖它。
机械开关32的致动在支柱24压下布置在它上方的拱顶结构36时完成。拱顶36也起一根弹簧的作用，以把支柱24推回静止或非致动位置。支柱24倚靠在拱顶36上或与其相邻。拱顶36因而提供与机械开关的致动有关的希望触觉响应。
典型地，键标套22是一种不带有穿过其表面的孔径的结构。代之以，形成键标套22以提供用于要布置的多个键20的位置。因而，多个键20的每一个典型地是一个与键标套22接合或否则熔到键标套22上的分离元件。然而，这种配置不应该认为是限制性的，并且能形成具有整体键20的键标套22。另一个可选择例是完全消除键标套22，其中各个键不具有把它们保持在一起的结构。
在图2中，一个触摸垫26直接布置在键标套22下面。穿过触摸垫26布置多个孔径28，以能够实现连接到多个键20的每一个上的支柱24的通过。触摸垫26的结构是在其它图中要详细描述的本发明的一个新颖方面。
布置在触摸垫26下面的是一个开关基片30。开关基片30典型地是一种刚性材料，如印刷电路板(PCB)。图2表示布置在开关基片30上的一个机械开关32。也表示布置在开关基片30上的是一个与机械开关32和拱顶36相邻的一个LED 34。在开关基片上的多个LED 34提供典型穿过多个键20看到的照明。因而，键20是透明的或至少半透明的，由此允许来自LED的照明可穿过看到。显然，其中布置键20的键标32的至少一部分对于可见照明也是透明的或者半透明的。
在图2中要认识到，重要的是，键20必须能够使机械开关32容易致动，以便使移动电话可用。换句话说，触摸垫不应该干扰多个键20的操作。但为了提供触摸垫功能性，触摸垫26必须尽可能靠近键标套22和键20布置。在这个实施例中，本发明的一个新颖方面在于，孔径28使在图2中表示的小键盘18的配置可行。
为了给移动电话提供触摸垫功能性，需要多个键20、支柱24、穿过触摸垫26的对应孔径28、及机械开关32。这些结构如图5中所示排列。
图3是小键盘18的一部分的特写轮廓剖视图，其中带有支柱24的键20穿过触摸垫26布置在孔径28上方。支柱24相邻或甚至倚靠拱顶36。开关基片30表示成由间隙40隔开某一距离，以使拱顶36能够由支柱24致动。
本发明另一个重要和新颖方面在于，为了由LED 34提供的照明可穿过键20可见，触摸垫26的插入基片也必须是透明的或至少半透明的。此外，在触摸垫中使用的材料对于除照明之外的原因是重要的。
观察到，有除LED之外适用的照明方法。例如，场致发光可以用在移动电话中。然而，必须提供穿过场致发光的相同孔径，如穿过触摸垫那样。这因为当前使用的制造方法可能是困难的。然而，多块独立的场致发光板(electroluminescent panel)可以布置在触摸垫26下面。
在当前最佳实施例中，利用的触摸垫来自CIRQUE(TM)Corporation的GLIDESENSOR(TM)技术。这种技术为相互电容敏感触摸垫的传感器栅提供一个柔软基片。柔软基片不仅能够与弧形表面，如键标套22的下侧，一致，而且它也能够稍微变形。这是重要的，因为当键20正被按下从而支柱24压下拱顶36并且致动机械开关32时，键20的边缘38将压在触摸垫26上并且使其稍微变形。触摸垫26的这种运动应该最小，以便减小对于布置在其上的电极可能出现的损坏。
GLIDESENSOR(TM)触摸垫26提供对于在移动电话中的触摸垫的成功操作是关键的另一种能力。触摸垫26提供接近检测。接近检测是探测在多个键20上的点击物体或在键之间的空隙的能力。接近检测因而是探测不与触摸垫26的检测表面直接接触的点击物体，在这种情况下是手指，的能力。
GLIDESENSOR(TM)独特地适于提供这种提高z轴接近检测能力，如在共同待决申请中描述的那样。基本上，触摸垫的增大动态范围由在触摸垫电路的核心处的集成电路提供。对于诸如不必扔掉最小测量位之类的几个潜在原因使增大动态范围是可能的，因为使用一种更准确的模数(A/D)转换器。更具体地说，确定在A/D转换器本身内的噪声造成必须扔掉不能认为是可靠的测量数据。因而，用于在触摸垫电路内的电子噪声减小的技术导致性能的显著改进。
另一个因素是作为A/D转换器的后果出现的意外结构。明确的说，由测量电路进行的测量读数或“抽样”的数量能加倍，由此使A/D转换器的噪声减小。
A/D转换器的减小噪声和测量电路样本数量的两倍增大一起结合，以产生触摸垫检测电路的准确度的至少四倍增大。
另一个因素在于，本发明利用相互电容检测技术。这种技术的一种具体优点在于，电极栅包括分离的X和Y电极，并且在CIRQUE(TM)Corporation的美国专利No.5,305,017、No.5,565,658、及No.5,861,875中讲授，优点还在于该技术不依赖于良好地建立接地。相互电容能够实现改变在X与Y电极之间的电容的手指的探测。接地在其测量方法学中不是重要的。因而，触摸垫灵敏度的增大与相互电容的优点相结合能够实现CIRQUE(TM)触摸垫，以完成准确的接近检测。
重要的是要认识到，当前发明的触摸垫技术也必须显著修改，以在移动电话的环境中操作。
一种修改是用于触摸垫基片的材料。一种典型的相互电容敏感触摸垫包括一个X电极栅和一个Y电极栅。如在共同待决申请中讲授的那样，本发明的电极栅形成在柔软和非传导材料上。在市场上有用于该目的的几种产品。但是甚至能使用塑料或聚酯薄膜MYLAR(TM)。
更具体地说，对于材料，本发明需要柔软的基片，并且已经使用聚对苯二甲酸乙酯(polyethylene terephthalate(PET))以实现这种功用。然而，PET一般是不透明的。它一般是暗琥珀状材料，如果把它用于触摸垫，则它可能不允许透过足够的光照亮键。因而，当前最佳实施例对于基片利用一种清洁或更透明的膜，如聚萘二甲酸乙二醇脂(polyethylene naphalate(PEN))。因而，能使用具有适当性能的任何膜，如具有适当透明特性的聚酯或聚酰亚胺。
在当前最佳实施例中的触摸垫基片的另一个重要性能在于，它能够焊接。希望把电气连接器和/或元件直接焊接到触摸垫基片材料上。PET具有一般低于焊料的熔点。然而，PEN具有稍高于焊料的较高温度系数，并且能用于触摸垫基片。
触摸垫基片的另一个便利性能在于，它应该薄得足以提供柔软性以与键标套22的下侧紧密一致。因此，触摸基片应该具有希望的透明特性、温度系数、柔软性，并且是较薄和非传导的。
电极栅能以对于熟悉本专业的技术人员熟知的各种方式形成，并且在以前引用的CIRQUE(TM)专利中解释。图4是先有技术的说明，表示一个X栅50与一个Y栅52由某种介电绝缘材料分离。因而，X栅50能布置在一个第一基片54上，Y栅52能布置在第二基片56上，并且把第一基片联接到第二基片上，使上部基片56形成插入介电绝缘材料。
更明确地说，在本发明中，提供图5以表明当前最佳实施例和触摸垫26的布局特性。图5是当前最佳实施例的触摸垫26的剖视图。底部基片带有布置在其上的一个第一电极栅层62。这能是X或Y栅。下一层是对于熟悉本专业的技术人员熟知的介电绝缘材料64。然后把一个第二电极栅66布置在介电绝缘材料64的顶部上。另一个绝缘和保护层68一般布置在第二电极栅66的顶部上，以简单地防止损坏。这个保护层68一般是在电极栅层62、66之间使用的相同介电绝缘材料。
用来把电极栅层62和66布置在基片60和介电绝缘材料64上的过程在共同待决申请中讲述了。然而，它能够归纳为诸如铟-锡-氧化物(ITO)之类的导电墨水的丝网印刷。然而，通过把PEN或其它类似膜用作基片60，也能够蚀刻在基片60一侧的铜，并且把导电墨水印刷在另一侧上。在基片中的通孔然后能用来把电极栅连接到铜迹线上。蚀刻铜的能力能够进行对于也直接布置到基片60上的电子元件的连接，并且消除提供用来联接到板外电子器件上的装置的需要。
本发明的一个重要方面现在能表明在如下图中。从图6开始，该图表示电极栅之一的顶视图。仅为了举例的目的，它将称作Y电极栅层62。Y电极栅70包括表示的各种电极指状物。电极栅70由一个接地环形电极72包围着，以减小噪声干扰。
与由CIRQUE(TM)制造的以前触摸垫不同的、关于Y电极栅层62的显著新特征在于孔径28。对于在移动电话10的小键盘18上的键20的每一个有一个孔径28。因而，孔径28的精确放置和数量可能依据使用的移动电话的样式和小键盘18布局而变化。只表明二十一键的这个实施例。此外，列和行的数量能按需要调节。
Y电极栅70的明显特征是其中一些部分不是直的。两个电极70在围绕孔径28时被迫弯曲。这使得带有非线性部分电极的触摸垫26的性能能显著地受到影响。幸好，本发明能够补偿带有非线性部分的电极，这是使用偏移值来实现的。
偏移值是已知指示位置的函数。例如，一种典型的CIRQUE(TM)触摸垫利用12电极乘以16电极栅，从而提供了192个原始指示位置，由此确定了手指的位置。因为移动电话的较小尺寸，必须减小在X和Y电极栅层62、66中的电极总数量。在最佳实施例中，电极栅现在是6电极乘8电极。在这个实施例中，有8个Y电极70、和6个X电极74。这意味着，与典型的CIRQUE(TM)触摸垫相比，有在确定在触摸垫26上方的手指位置时使用的原始指示位置的总数量的四分之一(6×8＝48)。这种情形因为其中触摸垫能操作的面积的限制尺寸，使得触摸垫更难以实施。
图7表示X电极栅层66的顶视图。X电极74如表示的那样布置。
要注意的一个重要特征是，不仅Y电极70的一些是非线性的，而且在Y电极70与X电极74之间的空隙也是非均匀的。正像非线性Y电极，这种事实包括触摸垫26的性能。为了补偿，必须使用利用偏移的相同技术。这仅仅是可能的，因为在电极的非线性部分的位置和在所有电极之间的空隙是已知的。因而，偏移依据特定电极空隙和绕孔径28的弯曲而不同。能够提供这些偏移以便准确地确定在触摸垫上方的手指位置的这种特征，是本发明的一个新颖方面。
提供图8，以表明在重叠电极层62、66布置在触摸垫基片60上之后触摸垫的外观。应该理解，图6、7和8的比例不是实际尺寸。电极栅层62、66被放大以使它们更容易看到。没有提及而是触摸垫的部分的是，联接到电极栅层62、66上的触摸垫电路。设计触摸垫电路，以探测和定位干扰在电极栅层62、66之间的相互电容的任何干扰。这种概念在专利申请和以前引用的CIRQUE(TM)Corporation专利中解释。
本发明的一个重要方面是把触摸垫功能性带到移动电话。这种功能性包括进行滚动、单击、双击、及光标控制的能力。这种功能性是触摸垫26的所有部分，并且对于移动电话的应用是新的。
图9是移动电话78的不同实际配置的说明。移动电话78带有基座部分80、和盖部分82。盖部分82典型地包括一个显示屏幕，如在这里表示的LCD显示屏幕84。基座部分80典型地包括小键盘86。要不然，可以使用一种不同类型的显示屏幕技术。在一个可选择实施例中，如果触摸垫26能更容易地布置在显示屏幕后，则这是一个优点。其它显示屏幕技术包括等离子体显示器和电子墨水显示器。
提供这种说明的目的在于，在移动电话中在多于一个位置中可能希望提供某种触摸垫功能性。例如，在图9中表示的、和在图10中表示的使盖部分92闭合的移动电话，在背部90上包括一个小LCD显示屏幕88。显示屏幕88能用来指示例如呼叫方的身份或某种其它移动电话功能。重要的是要理解，当使用这种类型的移动电话78时，常常希望不必打开移动电话，而在显示屏幕88上完成某些触摸垫功能。
另一个例子是使用显示屏幕，以提供对在存储器中存储的电话薄中的电话号码表的访问。触摸垫是一种非常便利的滚动方法。然而，机构滚动轮在不希望时刻可能容易致动。此外，可靠性是一个问题，因为机械滚动轮的内部机械机构对于元件是开放的。相反，致动要求用手指跨过它运动的触摸垫要难得多。另外，触摸垫的电子电路藏在硬壳体14内。
据此，本发明的另一方面是提供一种具有限制的触摸垫功能性的小触摸垫，它与键标套22下面的触摸垫26相分离。例如所示的小触摸垫92，它沿着移动电话78的一边或一侧设置。这个小触摸垫92能够为显示屏幕88提供滚动的功能性。小触摸垫92能够配置成与硬壳体14平齐，或者它能低于硬壳体布置。然后提供对于硬壳体14的某种描绘，以指示触摸垫92的位置。用户简单地沿触摸垫92运动拇指或手指以进行滚动，运动的方向引起上下滚动。
关于触摸垫26和92的致动，有能完成这种致动的多种方式。例如，应用程序致动能伴随有适当触摸垫的致动。考虑由电子邮件消息的接收致动移动电话网浏览器应用程序。致动网浏览器能与触摸垫的致同时出现，使用户能够在图形网浏览器环境中操纵光标。用户然后能使电子邮件消息显示在显示屏幕8上。
因而触摸垫致动在响应一种特定活动或依赖于要操作的触摸垫功能性的程序的致动方面，可以是自动的。相反，触摸垫致动也可以经一个专用开关手动地进行。开关能靠近小键盘18的键20布置。这些方法可以组合、或者由用户定制，其中选择的应用程序引起触摸垫的自动致动，而其它没有手动干涉不会致动。
观察到，触摸垫92可以由在显示屏幕88上显示的某些活动致动。这使用户为了致触摸垫92而不必打开移动电话，并且防止否则可能通过在口袋或钱包中携带移动电话引起的意外致动。
提供图11，作为当布置在移动电话中时本发明的元件的非常基本方块图。这些元件包括：显示屏幕8；一个存储器模块100；用于存储数据；一个处理器102，用于各种元件的控制操作；收发机电路104，用来控制数据，包括声音数据，的发射和接收；一个电源106，用来为移动电话的所有操作提供电力；一个接口108，对于来自由在小键盘18上的键20致动的机械开关32的数据；及一个接口110，对于来自触摸垫26的数据。应该认识到，移动电话可以包括多个元件，如卡阅读器或其它存储器件。该图只应该认为是一个典型例子。
尽管当前最佳实施例讲授把触摸垫26集成到小键盘18中，但应该认识到，触摸垫26可以布置在其它地方。触摸垫26能布置在硬壳体14下面，并且以接近检测模式操作。触摸垫26也能布置在这样一个位置，其中已经切除硬壳体14以露出触摸垫的表面，从而它通过直接触摸操作。也应该看作本发明一个方面的是，提供布置在多于一个位置下面的触摸垫，如在键标套22下面、和也在硬壳体14的一部分下面。触摸垫26也能布置在LCD显示屏幕8下面，从而类似于触摸屏幕操作，如由熟悉本专业的技术人员理解的那样。
本发明的另一个方面在于用于触摸垫26的功率模式。尽管触摸垫的致动可以是自动的或手动的，但失效也可以是自动的或手动的。因为当前最佳实施例是在诸如移动电话之类的可携带信息器具中的使用，所以功率消耗是一个问题。触摸垫26能设计成如果在一个可选择时间段中没有探测到活动，则进入休眠模式。然而，用户可以完成一项任务，并且希望返回键20的使用，或者简单地希望不使用移动电话。因而，可以提供一个手动开关，以便如果没有关掉移动电话，则使触摸垫失效和强迫它进入休眠模式，但留在电话应答模式中。
可能不希望把一个开关专用于触摸垫致动或失效的唯一任务。因而，可能最好能够按下一系列键20手动地完成这种功能。也能在显示屏幕8上形成一个通过使用触摸垫本身可选择的菜单项。
移动电话的当前最佳实施例只是其中可以利用本发明的一个例子。本发明最好适于用在各种可携带信息器具的任一种中，如移动电话。然而，其它器件，如个人数字助手(PDA)、笔记本电脑、台式个人计算机、或类似移动计算器件，也能从本发明获益。
然而，本发明也不必严格限于可携带信息器具。提供集成有诸如小键盘之类的另一种输入装置的触摸垫的能力，能用在找到小键盘的任何地方，如在计算机键盘中、及甚至在诸如汽车或飞机之类的电子仪器面板中。
应该确定的另一个可选择实施例是机械键的消除。这通过把触摸垫用作小键盘和触摸垫实现。换句话说，有可能切换触摸垫的模式。在小键盘模式中，触摸垫提供多个离散区域，如与小键盘的单个键相对应的每个区域。当切换到触摸垫模式时，触摸垫表面以触摸功能性操作，例如，提供光标控制。
要理解，上述排列只说明发明原理的应用。不脱离本发明的精神和范围，由熟悉本专业的技术人员可以设想多种变更和替代。附属权利要求书打算覆盖这样的修改和排列。

Claims (57)

1.一种可携带电子器具，包括：
一个小键盘，带有多个键，所述多个键的每一个排列成致动一个相应机械开关，以提供第一类型的用户输入；和
一个阻抗检测装置，与所述小键盘整体配置，以提供第二类型的用户输入，所述第二类型的用户输入不是通过机械开关的致动而操作的，
其特征在于，其中所述的阻抗检测装置是作为一个接近敏感触摸垫操作的，其中所述的小键盘和所述的阻抗检测装置共同扩展，并且所述的阻抗检测装置设置在所述小键盘的下面。
2.根据权利要求1所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的多个键形成为键标套的一部分。
3.根据权利要求1所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的多个键由一种不干扰所述阻抗检测装置操作的橡胶状材料构成。
4.根据权利要求3所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置配置成检测手指的存在和位置，所述的手指位于所述阻抗检测装置上方并且正触摸着所述多个键的表面，或者正触摸着与所述多个键紧邻且在所述多个键之间的可携带电子器具的表面。
5.根据权利要求4所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置还包括：
第一电极栅，设置在绝缘基片上；和
第二电极栅，布置成与所述第一电极栅共同扩展，其中所述第二电极栅在所述绝缘基片的相反侧上与所述第一电极栅电隔离。
6.根据权利要求5所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置还包括：
所述第一电极栅排列有一般平行的电极，但在其之间具有非均匀空隙；和
所述第二电极栅排列有一般平行的电极，但在其之间具有非均匀空隙。
7.根据权利要求6所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置和所述多个键还包括：
多个孔径，穿过所述的阻抗检测装置布置；和
支柱，布置在所述的多个键的每一个的底部侧，其中每个支柱位于键标套中，以便如果按下一个键，则能够穿过在所述阻抗检测装置中的多个孔径之一。
8.根据权利要求7所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的小键盘进一步包括：
开关基片，布置在所述阻抗检测装置下面；
多个机械开关，每个开关布置在穿过所述阻抗检测装置的一个相对应孔径的下面和在所述多个键的每一个的支柱下面；和
拱顶，布置在所述多个机械开关的每一个的上方。
9.根据权利要求8所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的开关基片进一步包括：布置在其上的发光装置，由此提供对所述多个键的照明。
10.根据权利要求9所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的发光装置进一步包括：多个发光二极管，每个发光二极管与所述多个机械开关的每一个相邻布置。
11.根据权利要求9所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的发光装置进一步包括：多块场致发光板。
12.根据权利要求9所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的发光装置进一步包括：单块带有穿过其的多个孔径的场致发光板，对于所述多个机械开关的每一个有一个孔径。
13.根据权利要求12所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置是透明的。
14.根据权利要求12所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置是半透明的。
15.根据权利要求14所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的第一电极栅和第二电极栅是由导电墨水构成的。
16.根据权利要求15所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的导电墨水由铟锡氧化物构成。
17.根据权利要求16所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置进一步包括：
第一电极栅，设置在触摸垫基片上；
第一介电绝缘层，设置在所述第一电极栅上；
第二电极栅，设置在所述第一介电绝缘层上；
第二介电绝缘层，设置在所述第二电极栅上；和
触摸垫电路，与所述第一电极栅和第二电极栅相耦连，其中所述的触摸垫电路利用在所述第一电极栅与第二电极栅之间的相互电容干扰，来检测靠近所述阻抗检测装置的物体。
18.根据权利要求17所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的触摸垫基片进一步包括一种透明材料。
19.根据权利要求17所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的触摸垫基片进一步包括一种半透明材料。
20.根据权利要求19所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的触摸垫基片包括一种具有比焊料高的温度系数的材料，以使电子电路能够直接布置到所述触摸垫基片上。
21.根据权利要求20所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的触摸垫基片包括一种具有比焊料高的温度系数的材料，由此使金属迹线能够蚀刻到触摸垫基片上。
22.根据权利要求21所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的触摸垫基片是从包括聚萘二甲酸乙二醇脂、聚酯膜和聚对苯二甲酸乙二酯的材料组中选择的。
23.根据权利要求22所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置进一步包括：
所述的第一电极栅带有多个第一电极，所述第一电极的一部分排列呈线性的，当其必须绕过在所述触摸垫基片中的孔径时，所述第一电极沿着孔径的那一部分呈弧形；和
所述的第二电极栅带有多个第二电极，所述第二电极的一部分排列呈线性的，当其必须绕过在所述触摸垫基片中的孔径时，所述第二电极沿着孔径的那一部分呈弧形。
24.根据权利要求23所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置的电子电路进一步包括利用偏移值，用以补偿在所述第一电极或第二电极中的弧形部分，由此准确地确定靠近所述阻抗检测装置的手指的位置。
25.根据权利要求24所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的阻抗检测装置的电子电路进一步包括：利用偏移值，用以补偿在所述第一电极之间的非均匀空隙和用以补偿在所述第二电极之间的非均匀空隙。
26.根据权利要求25所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的来自阻抗检测装置的第二类型用户输入进一步包括：触摸垫功能性，所述的触摸垫功能性包括：滚动、单击、双击和光标控制。
27.根据权利要求26所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的可携带电子器具还包括：布置在其中的第二阻抗检测装置，所述的第二阻抗检测装置具有限制的触摸垫功能性。
28.根据权利要求27所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的第二阻抗检测装置能够提供滚动功能性。
29.根据权利要求28所述的可携带电子器具，其特征在于，所述的可携带电子器具是从包括移动电话、个人数字助手、笔记本电脑和台式个人计算机的可携带电子器具的组中选择的。
30.一种用于提供把触摸垫功能性与离散键相结合的可携带电子器具的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)提供一个带有多个键的小键盘，其中所述多个键的每一个排列成致动一个相应机械开关，以提供第一类型的用户输入；和
(2)提供一个与小键盘整体配置的阻抗检测装置，以提供不通过机械开关致动的第二类型的用户输入，
其特征在于，其中所述的阻抗检测装置是作为一个接近敏感触摸垫操作的，其中所述的小键盘和所述的阻抗检测装置共同扩展，并且所述的阻抗检测装置设置在所述小键盘的下面。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述的多个键构成键标套的一部分。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：形成不干扰所述阻抗检测装置的操作的橡胶状材料的多个键。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述阻抗检测装置配置成检测手指的存在和位置，所述的手指位于所述阻抗检测装置上方并且正触摸着所述多个键的表面，或者正触摸着与所述多个键紧邻且在所述多个键之间的可携带电子器具的表面。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(1)提供设置在绝缘基片上的第一电极栅；和
(2)提供第二电极栅，所述的第二电极栅配置成与所述第一电极栅共同扩展，其中所述第二电极栅在所述绝缘基片的相反侧上与所述第一电极栅电隔离。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(1)将所述第一电极栅配置有排列呈一般平行的电极，但在其之间具有非均匀空隙；和
(2)将所述第二电极栅配置有排列呈一般平行的电极，但在其之间具有非均匀空隙。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(1)配置多个孔径穿过所述阻抗检测装置；和
(2)在所述多个键的每一个的底部侧配置一个支柱，每个支柱位于键标套中，以便如果按下一个键，则能够穿过在所述阻抗检测装置中的多个孔径之一。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(1)将开关基片配置在所述阻抗检测装置下面；
(2)提供多个机械开关，其中每个机械开关配置在穿过所述阻抗检测装置的一个对应孔径的下面并在所述多个键的每一个的支柱下面；和
(3)将拱顶配置在多个机械开关的每一个的上方。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述触摸垫基片上提供发光装置，由此提供对所述多个键的照明。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述提供发光装置的步骤包括：提供多个发光二极管，将每个发光二极管配置成与所述多个机械开关的每一个相邻。
40.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述提供发光装置的步骤包括：提供多块场致发光板。
41.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述提供发光装置的步骤包括：提供其上具有穿透的多个孔径的单块场致发光板，对于所述多个机械开关的每一个有一个孔径。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：提供一个透明阻抗检测装置。
43.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：提供一个半透明阻抗检测装置。
44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：用导电墨水制作所述的第一电极栅和第二电极栅。
45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将铟锡氧化物用以作为所述的导电墨水。
46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(1)将第一电极栅设置在触摸垫基片上；
(2)将第一介电绝缘层设置在所述第一电极栅上；
(3)将第二电极栅设置在所述第一介电绝缘层上；
(4)将第二介电绝缘层设置在所述第二电极栅上；和
(5)将触摸垫电路与所述第一电极栅和第二电极栅相耦连，其中所述的触摸垫电路利用在所述第一电极栅与第二电极栅之间的相互电容的干扰，来检测靠近所述阻抗检测装置的物体。
47.根据权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将一种透明材料用于所述的触摸垫基片。
48.根据权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将一种半透明材料用于所述的触摸垫基片。
49.根据权利要求48所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将一种材料用于触摸垫基片，所述触摸垫基片具有比焊料高的温度系数，以使电子电路能够直接设置到所述触摸垫基片上。
50.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将一种材料用于触摸垫基片，所述触摸垫基片具有一种具有比焊料高的温度系数，以使金属迹线能够蚀刻到所述触摸垫基片上。
51.根据权利要求50所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(1)提供第一电极栅，所述第一电极栅带有多个第一电极，所述的第一电极的一部分排列呈线性的，当其必须绕过在所述触摸垫基片中的孔径时，所述第一电极沿着孔径的那一部分呈弧形；和
(2)提供第二电极栅，所述第二电极栅带有多个第二电极，所述第二电极的一部分排列呈线性的，当其必须绕过在所述触摸垫基片中的孔径时，所述第二电极沿着孔径的那一部分呈弧形。
52.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述的阻抗检测装置的电子电路中利用偏移值，用以补偿在所述第一电极或第二电极中的弧形部分，由此准确地确定靠近所述阻抗检测装置的手指的位置。
53.根据权利要求52所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述的阻抗检测装置的电子电路中利用偏移值，用以补偿在所述第一电极之间的非均匀空隙和补偿在所述第二电极之间的非均匀空隙。
54.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：提供包括滚动、单击、双击、及光标控制的触摸垫功能性。
55.根据权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供设置在其中的第二阻抗检测装置，所述的第二阻抗检测装置具有限制的触摸垫功能性。
56.根据权利要求55所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述的第二阻抗检测装置中提供滚动功能性。
57.根据权利要求56所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：从包括移动电话、个人数字助手、笔记本电脑和台式个人计算机的可携带电子器具的组中选择可携带电子器具。
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