CN1620707A - 将按键照明集成到便携式电子装置的键垫中的设置 - Google Patents

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Abstract

一种可用于电子装置的集成键垫或键盘。集成键垫包括多个单独的发光键区，各键区均具有设置于其上的图标或符号。发光键区具有发光源和多个电极，电极与电源可操作地相连以激发发光源，从而照亮键区，其中电极的连接是可控制的，使得可照亮一个或多个键区，以使所述一个或多个键区上的按键指示标记更清晰。此外，发光源可包括多个像素部分，这些部分可被单独地寻址，使得它们可被选择性地激发以形成字母数字符号或图形。而且，集成键垫还包括一个或多个设置在键区上的透镜式垫块，以使键区上的图标或符号更清晰。

Description

将按键照明集成到便携式电子装置的键垫中的设置
发明领域
本发明大体上涉及一种用于便携式电子装置上的键垫或键盘，更具体地涉及一种具有多个被照亮键区的键垫或键盘。
发明背景
在便携式电子装置如移动电话、通信器、个人数字助理(PDA)、便携式通信装置等中，通常采用键盘来在用户和装置之间提供用户接口(UI)。一般来说，键盘包括多个字母数字键区和/或功能按键，以便允许用户选择一项功能或将一个值输入到装置中。当环境照明不足时，键区或按键必须被照亮，以便用户能正确地选择按键。
在包括有键垫和下方电路板的传统的可照亮键盘中，在电路板的表面上安装了一些离散性发光装置(LED)，以便为上方的键区提供照明。或者，可采用光波导或光导管来将光从电路板上的一个或多个光源中引导到键区的附近。传统上说，如上所述安装在电路板上的所有LED同时接通或断开。因此，和光波导一样，无法选择性地控制用于照亮键区的LED。此外，表面安装的LED体积较大，它们的功率消耗通常也较高。由于它们较庞大且功率消耗较高，因此这些表面安装的LED不是用于小型便携式电子装置的最佳选择。
在移动电话、通信器和任何其它便携式通信装置中，通常设有信息显示面板如LCD面板来为用户提供信息。通常来说，采用一个或多个软键来引导用户对装置进行操作。软键具有显示于显示面板的指定区域处的功能，以及与指定区域相邻且位于显示面板之外的相关键区。用户可采用此相关键区来选择软键的功能。例如，在诺基亚移动电话中通常采用两个软键来帮助用户操作移动电话。当移动电话接通时，这两个软键的初始功能在它们相应的指定区域处显示为“菜单”和“姓名”。通过用相关键区来选择“菜单”功能，这两个软键的显示功能将变成“选择”和“退出”。“选择”和“退出”功能是对用户的“请求”，要求用户选择关于此移动电话使用的下一动作。这样，就为用户提供了在给定时刻根据软键的显示功能来操作装置的引导。然而，这种类型的软键具有如下所述的几个缺点。由于软键的功能显示于显示面板内的指定区域处，因此软键的使用显著地减少了显示面板上用于显示其它信息的可得区域。因此，出于实际应用的原因，软键的数目被限制为只有几个。另外已经发现，一些用户会被显示于显示面板的指定区域处的“请求”弄糊涂，并且通常无法将这些请求与相关键区联系起来。这种心理上的障碍是传统软键的真正问题。
希望能提供一种键垫，其中照明光源较小并具有较低的功率消耗，而且可以选择性地控制键区的照明，同时这也是有利的。此外，被照亮的键区区域可包括字母、数字、文本和/或图形以指示键区的功能，从而可以在一些便携式电子装置中采用这些键区来代替软键。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可用于便携式电子装置的集成键垫，其中键垫包括一个或多个在其上设有图标或其它按键指示标记的发光键区，而且键区可以被单独地照亮，使得键区上的图标变得更清晰。因此，键垫包括设置于发光键区上的单独的发光部件和用于激发发光部件以照亮键区的电极，其中电极与为电极提供电能的电连接器可操作地相连，而且电极的电连接是可控制的，使得键区可被选择性地照亮。
键区中的发光部件最好包括可照亮键区上的图标的单个发光像素。
或者，键区中的发光部件包括两个或多个发光像素，其可被选择性地激发以照亮键区上的图标的一个或多个部分。
或者，键区中的发光部件包括可形成像素矩阵的多个发光像素，其中矩阵中的像素可被单独地寻址，从而允许键区内的一个或多个像素被选择性地激发，以形成一个可选择的照亮图形。
或者，键区中的发光部件包括多个发光部分，其中各部分可被单独地寻址，从而允许键区内的一个或多个部分被选择性地激发，以形成形式为字母数字或其它符号的照亮图形。
本发明的集成键垫可集成到具有控制电路的电路板中，控制电路可控制发光部件的激发，其中电路板可以是刚性、柔性或任何其它的形式。
本发明的集成键垫可集成到具有显示面板的电路板中，显示面板可用于显示与受激发的发光部件有关的信息，其中电路板可以是刚性、柔性或任何其它的形式。
本发明的集成键垫最好还包括控制集成键垫上所有部件所需的所有电路，以便将键垫的电触点数目降低到几个电源触点和数据线触点。
集成键垫还可包括一个或多个透明的放大垫块，用于放大键区上的图标或显示区域上的图标。
发光键区还可单独地集成到具有控制电路的电路板中，控制电路可控制发光部件的激发，其中电路板可以是刚性、柔性或任何其它的形式。
通过结合附图1到11b来阅读下述介绍，可以清楚本发明。
附图简介
图1a是显示了根据本发明的集成键垫的优选实施例的图示，其中键区中的发光层由有机发光材料制成。
图1b显示了发光层由无机发光材料制成的同一实施例的图示。
图1c是显示了集成键垫的另一实施例的图示。
图2a是显示了发光层实际上为单个像素或部分的图示。
图2b是显示了键区实际上包括可被选择性激发的两个部分的图示。
图2c是显示了键区实际上包括可被选择性激发且设置成矩阵的多个部分的图示。
图3a是显示了键区实际上包括可被选择性激发以形成数字的多个部分的图示。
图3b是显示了键区实际上包括可被选择性激发以形成字母数字符号的多个部分的图示。
图4是显示了具有用于激发电子装置中多个接触开关的装置的集成键垫的图示。
图5a是显示了将集成键垫集成到LCD柔性电路板中的图示。
图5b是显示了将多个发光键区集成到LCD柔性电路板中的图示。
图6a是显示了可用于便携式通信装置中的集成键垫的正视图。
图6b是显示了具有不同键区功能的图6a所示集成键垫的正视图。
图7a是显示了具有显示区域的集成键盘的正视图，其中键区设置在一个位置。
图7b是显示了同一集成键盘的正视图，其中键区设置在另一个位置。
图8a是显示了设置在键区上的透明的透镜似垫块的图示，其中垫块设置在具有凹腔的顶层上。
图8b是显示了设置在键区上的透明的透镜似垫块的图示，其中垫块设置在平顶层上。
图8c是显示了设置在一个键区上的多个透明的透镜似垫块的图示。
图9是显示了具有多个透明的透镜似垫块的集成键垫的图示。
图10a是显示了用于便携式通信装置上的多个透明的透镜似垫块的集成键垫的正视图。
图10b是显示了在便携式通信装置上使用透明的透镜似垫块的正视图。
实施发明的最佳方式
图1a显示了用于便携式电子装置的具有多个发光键区20的集成键垫10。键垫10包括可由塑料膜或任何其它合适材料形成的顶层30。顶层30最好具有适当的柔性，以允许用户向下按动键区20来选择一项功能或向电子装置中输入一个值。顶层具有掩蔽层32，以便为各键区20提供图标或标记34(见图2a-2b)。如所示，顶层30具有多个用于形成键区20的凹腔31。键区20最好被透明或半透明的塑料填充物36或任何其它适当的材料如玻璃、金属和陶瓷部分地填满，以便增强各个键区20的机械强度。为了使键区20可发光，透明顶电极层38、发光层40和底电极层42一起形成了各键区20的发光源43(见图2a-2c)。顶电极层38可直接沉积在填充物36上，之后再设置发光层40和底电极层42。或者，将包括顶电极层38、发光层40和底电极层42在内的一个或多个部件以固态的形式引入到凹腔31中。发光源43可以是如图2a所示的单个像素，也可以是如图2b，2c，3a和3b所示的多个部分。发光层40最好由一种或多种有机材料制成。有机材料可以是分子，它们可通过真空蒸发或升华直接地沉积到键区的内部。有机材料也可以是聚合的，通常称为发光聚合物(LEP)，它们可采用喷墨印刷机或类似的机器印刷在键区20的凹腔31中。基于有机发光材料的装置也称为有机发光装置(OLED)，它与由无机材料制成的常规LED相反。或者，发光层可由丝网印刷的电致发光(EL)像素、无机LED或其它离散性发光装置制成，如图1b所示。发光层40最好用密封材料44密封，只有与发光层40的电接头暴露在密封之外。如有必要还可设置延伸电极46，其使顶电极38电暴露在密封材料44之外，以便进行电连接。在密封材料44和发光层40之间设有间隙45，用于在其中填充一种或多种保护性气体145，例如氮气(N2)和氩气(Ar)。应当注意到，可以制造出包括电极38，42，46和发光层40在内的发光源43，其与顶层30分开并将此照明源固定在凹腔31中。如图1a所示，键垫10还包括电连接器50，52，用于为发光源43提供电能以激发发光层40。发光键区20最好可单独地寻址，使得它们能被选择性地照亮。
图1b显示了键垫10’，其基本上与图1a所示的键垫10相同，但其发光层不是有机的。如图1b所示，发光层40’可由丝网印刷的电致发光(EL)像素、无机LED或其它离散性发光装置制成。由于具有这些无机发光材料，因此不必在密封层和发光层之间设置间隙45以填充保护性气体。因此，如图1b所示，可以在底电极层42上直接设置密封层44’，并与发光层40’相接触。
图1c显示了键垫10”，其基本上与图1b所示的键垫10相同，但其顶层30’基本上是平的且不具有凹腔。如图1c所示，可以在顶层30’上直接设置包括顶电极层38、发光层40和底电极层42在内的发光源43而无须设置填充物36。类似地，密封层44可直接设置在顶层30’上。
图2a到2c显示了发光键区的不同结构。如图2a所示，发光源43基本上包括用于大致地照亮键区20的整个表面的单个发光像素。在这种情况下最好设置有掩蔽层32，其包括清晰区域和不透明区域，以形成用于作为标记34的文本、图标或符号的清晰图形。如图2a所示，标记34为字母“a”。
如图2b所示，顶透明电极层38包括两个透明电极38a和38b，发光层43’实际上包括两个发光像素或部分：一个由顶透明电极层38a形成，一个由顶透明电极层38b形成。顶电极38a，38b可被选择性地控制，使得可激发处于下方的一个或两个像素，以照亮键区表面的一个或多个部分。在这种情况下，照明源上方的标记34可具有一个或多个图标或符号34a，34b。例如，当底电极42和顶电极38a供应电能以激发发光层40，40’时，标记34的图标“HI”被照亮。类似地，当底电极42和顶电极38b供应电能以激发发光层40，40’时，标记34的图标“LO”被照亮。
发光源43”也可实际上制成为像素或部分的矩阵，如图2c所示。为了照亮像素矩阵，图2c简单地显示了可被一组四个顶电极38’和一组四个底电极42’选择性地激发的4×4像素矩阵。发光层40中的各个像素可由控制电路(未示出)通过电极38’和42’来寻址。在这种情况下，可以通过选择性地激发像素来形成一个符号或图标，掩蔽层32可只具有一个用于形成键区表面区域的窗口34c，如图2c所示。
发光源也可制成为多部分式的显示。如图3a所示，发光源43a实际上包括七个部分471，472，...，477，其可单独地寻址以被选择性地激发而形成数字。或者，发光源43b包括十六个部分481，482，...，496，其可单独地寻址以被选择性地激发，从而形成字母、数字或简单的数学符号，如图3b所示。
如图2b和2c所示的像素组或如图3b和3c所示的部分组可无源地寻址(无源矩阵寻址)或有源地寻址(有源矩阵寻址)。这些像素或部分最好采用有机发光材料制成。
目前，超高分辨率的小型无机发光显示可采用有源矩阵电致发光(AMEL)技术来生产。已经可以得到在约1.55×1.14cm2的有效面积上具有640×480像素分辨率的产品。也可采用AMEL技术来生产用于各个键区20的发光源43。
在各发光层43具有足够多数量的像素时，如果需要的话，可对相同键区20编程以显示不同的文本或图形(如图7a和7b)所示。如图3a和3b所示的矩阵型发光源或分段型发光源可帮助实现只有几个发光键区20的用户接口(UI)形式的键垫。这些矩阵型和分段型发光源可容易地将电子装置从一种操作模式变化到另一种操作模式而无须改变键垫。例如，可采用相同的电子装置作为移动电话、PDA或复杂的计算器。此外，矩阵型或分段型发光源允许用户对电子装置的每个按键进行编程，以显示各个按键在特定情况下的功能。类似地，矩阵型或分段型发光源允许用户将键盘放置在电子装置的不同位置处。例如，键盘可放置于主显示区的右边或主显示区的左边。键盘还可放置于主显示区的上方或下方，键区上的文本与主显示区上的文本定位在同一方向，如图8a和8b所示。
图4是键盘5的截面示意图，键盘5包括设置在电路板100上方的集成键垫10。通常，各键区20允许用户通过电路板100上的开关110来选择一项功能或输入一个值。如图4所示，在键区20上设有多个开关促动销22，允许用户选择性地促动开关110。图4所示的开关110是接触开关，其上设有机械部件。然而也可以使用触敏开关作为替代。在这种情况下，可以在键区20上或其附近设置一个或多个电容/导电元件(未示出)，从而以允许用户以与触摸屏幕相似的方式来促动开关。机械和触敏开关在本领域内均众所周知。
集成键垫10可集成在LCD柔性电路板120上，LCD柔性电路板120包括电路部分130和LCD显示面板140，如图5a所示。电路部分130包括用于驱动LCD面板140的驱动电路和可选择性地寻址发光源43(图2a到3b)以照亮键区20的控制电路。通过将键垫10集成到LCD柔性电路板120上，可以将电连接器50，52与LCD驱动电路一起直接印刷在电路部分130上，从而将键垫10的电触点数量减少到几个电源触点(例如为2个)和数据线触点(一个或多个)。
也可以将单个发光键区20(或20’)集成到LCD柔性电路板120上，如图5a和5b所示，或者将其与自含电子电路一起集成到单独的柔性/刚性衬底(未示出)上。各发光键区20的重要部件包括顶层30、透明顶电极层38、发光层40(或40’)、底电极层42和密封层44(或44’)(图1a或1b)。为了给发光层40提供电能，最好将电连接器50，52印刷在LCD柔性电路板120或单独的柔性/刚性衬底上。此外，最好在LCD柔性电路板120或单独的衬底上设置自含电子电路。
集成键垫10，10’(图5a)可用在移动电话上。例如，集成键垫可集成在移动电话的前壳中。集成键垫具有多个发光键区20(或20’)，各键区均具有一个可被选择性激发以照亮键区的发光源43(图2a-3b)，使得当环境光不足时键区上的图标可变得更清晰。图标可以是移动电话上常用的符号如“#”、文本如“确定”，或者字母数字符号的组合如“5jkl”。可用不同的颜色对键垫10的顶层30(图1)上色，以得到合适的按键颜色和外观。
图6a和6b显示了集成在便携式通信装置的前壳160中的集成键垫13。如图6a和6b所示，集成键垫13包括多个发光键区20a-20h。可以采用如图2c所示的多个像素，或者如图3a和3b所示的多个部分来形成发光键区20a-20h上的图标，使得可以改变图标以显示与键区20a-20h相关的不同功能。例如，便携式通信装置可如图6a所示地在“浏览器”模式下操作，或者如图6b所示地在“电话”模式下操作。例如，当在“浏览器”模式下操作装置时，可采用显示面板162来显示网页。显示面板162可用于显示多个软键170-174，图标或文本176，180，图形182和图像184。因此，可对发光键区20a-20h上的图标进行编程，以显示多个与浏览器相关的功能，例如“主页”、“搜索”、“收藏”等。然而当在“电话”模式下操作装置时，可采用显示面板162来显示与电话有关的信息，并可对发光键区20a-20h上的图标进行编程，以显示多个与移动电话相关的功能，例如“菜单”、“确定”等。而且，还设有被编程以显示“www”功能的发光键区20d，允许用户将装置从“电话”模式切换回“浏览器”模式，以便快速访问因特网。
图7a和7b显示了集成到电子装置200中的集成键垫15。如所示，电子装置200具有大键区230和以标号240统一表示的键区组。键区230具有足够多数量的像素，使得键区230可用作显示装置。键区230的显示区域可分成主显示区域250和软键盘260。软键盘260包括多个软键，其由标号270统一表示。软键盘260可相对于主显示区域250设置在不同的位置。如图7a所示，软键盘260设置在主显示区域250之下。如图7b所示，软键盘260设置在主显示区域250之上。例如，可通过使用位于键区230之外的键区242来改变软键盘260相对于主显示区域250的位置。然而，键区242可设置为键区230的显示区域内的软键。
图8a显示了将透明的透镜式垫块60设置在集成键垫10(或10’)的键区20(或20’)以放大图标或标记34(见图2a和2b)。此透明的放大垫块60可模制在顶层30之外，或者设置在顶层30的表面上。因此，垫块60和顶层30可用相同或不同的材料制成。
类似地，透明的放大垫块60可设置在集成键垫10”的键区20上，如图8b所示。放大垫块60可直接地生产在顶层30’上，或可与顶层30’分开来生产然后在另一工艺中将其连接在顶层上。如图8a和8b所示的放大垫块60可用在集成键区13上，以使如图6a和6b所示的键区20a，...，20g上的图标更清楚。
可在一个键区20上设置两个或多个放大垫块60a，60b，如图8c所示。这样，可采用放大垫块60a，60b来分别放大同一键区上的不同图标或符号。例如，可采用放大垫块60a，60b来分别放大如图2b所示的图标34a，34b。
还可以在集成键垫13的顶层30上设置一个或多个垫块60，62，如图9所示。如图所示，放大垫块60设置在键区20上而放大垫块62设置在集成键垫13的清晰区域70上。如图10a所示，清晰区域70与显示面板162的一部分相对应。如图10b所示，可采用显示面板162的这个部分来显示软键170，172，174和文本176。如图10b所示，放大垫块62使软键170，172，174上的图标和文本176更清楚。放大垫块60使常规按键20a，...，20g上的图标更清楚。
这样，本发明已经根据集成键垫的一些实施例进行了公开，集成键垫包括一个或多个发光键区，且键区可被单独地寻址。键区中的发光源可包括单一像素、两个或三个像素，或者设置成矩阵的大量像素。类似地，键区中的发光源可包括多个部分以形成分段型的显示。电子装置的键区的选择性照亮可帮助引导用户对电子装置进行操作。通过将发光部件集成到键区上，键垫的照亮变得能更节约能源。可采用具有两个或多个选择性地显示于其上的图标的发光键区来代替软键。
虽然在上文中结合优选实施例对本发明进行了介绍，然而本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节上对本发明进行上述和各种其它的变化、省略和改进。

Claims (27)

1.一种用于电子装置中的集成键盘，包括至少一个在其上设有按键指示标记的键区，所述键盘包括：
衬底；
至少一个设置成可照亮所述键区的发光源；和
多个可操作地与电源相连以激发所述发光源的电极，其中所述电极的连接是可控制的，使得可激发所述发光源以照亮所述键区，从而使所述键区上的按键指示标记变得更清晰。
2.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述键区中的发光源包括单个发光像素。
3.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述键区中的发光源包括至少两个发光部分。
4.根据权利要求3所述的键盘，其特征在于，所述部分可被单独地寻址，以允许所述部分被选择性地激发以照亮所述键区。
5.根据权利要求3所述的键盘，其特征在于，所述部分可被单独地寻址，以允许所述部分被选择性地激发以形成符号。
6.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述键区中的发光源包括多个设置成矩阵的像素，所述矩阵中的像素可被单独地寻址，以允许所述像素被选择性地激发以形成照亮的图形。
7.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述发光源包括由电致发光材料制成的发光层。
8.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述发光源包括有源矩阵电致发光装置。
9.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述发光源包括有源寻址的有机发光装置。
10.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述发光源包括无源寻址的有机发光装置。
11.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述发光源包括由至少一种有机发光材料制成的发光层。
12.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述发光源包括由至少一种无机发光材料制成的发光层。
13.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述按键指示标记可被改变以显示与所述键区有关的不同功能。
14.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括至少一个设置在所述键区上的放大垫块，以使所述按键指示标记更清晰。
15.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括用于控制所述电极的电路。
16.根据权利要求15所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括用于为所述电子装置的用户显示信息的显示面板，所述显示面板与所述电路可操作性地相连，以允许所述电路驱动所述显示面板。
17.根据权利要求16所述的键盘，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板。
18.根据权利要求16所述的键盘，其特征在于，所述显示面板可显示至少一个软键，所述软键具有指示了所述软键的功能的图标，所述键盘还包括至少一个设置在所述软键上以使所述软键上的图标更清晰的放大垫块。
19.一种可集成到电子装置的键盘中的发光键区，其中所述键区具有指示了所述电子装置的功能的符号，所述键区包括：
发光源；
多个用于为所述发光源提供电能以激发所述发光源而使所述符号更清晰的电极，所述电极是可控制的，使得所述发光部件的激发是可选择的。
20.根据权利要求19所述的发光键区，其特征在于，所述发光源包括单个发光像素。
21.根据权利要求19所述的发光键区，其特征在于，所述发光源包括多个设置成矩阵的像素，所述像素可被单独地寻址，以允许所述像素被选择性地激发以形成所述符号。
22.根据权利要求19所述的发光键区，其特征在于，可改变所述符号以改变所述功能。
23.根据权利要求19所述的发光键区，其特征在于，所述发光源包括至少两个发光部分。
24.根据权利要求23所述的发光键区，其特征在于，所述发光部分可被单独地寻址，以允许所述部分被选择性地激发以照亮所述键区。
25.根据权利要求23所述的发光键区，其特征在于，所述发光部分可被单独地寻址，以允许所述部分被选择性地激发以形成所述符号。
26.根据权利要求19所述的发光键区，其特征在于，所述键盘包括用于控制所述发光源的激发的电路。
27.根据权利要求26所述的发光键区，其特征在于，所述键盘还包括用于为所述电子装置的用户显示信息的显示面板，所述显示面板与所述电路可操作性地相连，以允许所述电路驱动所述显示面板。
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