CN1809906A - 多层固态键盘 - Google Patents

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Abstract

一种键盘包括基板(20)和在基板上的一个或多个装饰材料层(22、24、26和28)。透明和/或常规导电材料(30、40)设置在装饰材料上。电路元件焊接到导电层上。

Description

多层固态键盘
相关申请的交叉参考
本申请要求在2003年4月22日申请的美国临时专利申请系列号60/464483的优先权，这里并入其公开内容作为参考。
发明背景
1、技术领域
本发明一般涉及一种固态键盘。更特别地讲，本发明涉及一种集成了装饰和功能层的固态键盘。
2、相关技术
键盘输入系统通常是几个部件的组件。例如，典型的键盘包括玻璃、塑料、或用做用户接口的柔性膜面板或前面板。该面板可以包括图形，其描述键盘的功能和/或用于纯装饰目的的其它标记，如标识语。这种键盘还包括其它面板，例如包括场效应传感器电极和控制电路。这两个面板通常作为分开的子组件制造，随后将其结合以形成最终的键盘。
一些键盘使用与可重新配置的显示器相关的可重新配置键。这种系统的一个例子包括点矩阵显示器，其向用户提供提示符，并请求用户经一个或多个机械开关例如位于显示器附近并靠近各个提示符的薄膜开关进行输入。这种系统可以通过各个菜单级引导用户，其中对应于特定开关的显示提示符从一级到另一级变化，并且该开关的功能也相应地改变。这种系统的一个缺陷是对于用户来说，不总是清楚，如果有的话，哪个开关与特定显示提示符相关。另一缺陷是在这种应用中通常使用的薄膜开关当用于大业务量的应用时易于出现过早故障。
计算机触摸屏技术，如有时连同现金登记输入键(cash registerinput pad)和消费品资讯服务终端(consumer product InformationKiosk)一起使用，可以提供更好的解决方案，但是涉及更高的成本和复杂度。实际上，这种系统通常需要基于PC的或独占的(proprietary)解码硬件。此外，用于这种系统的硬件需求妨碍了它们在可获得极小空间的应用中的使用。
发明内容
本发明是具有多层、包括装饰层和功能层的集成固态键盘。该键盘包括一个或多个键，这些键优选实施为场效应传感器。在某些实施例中，一个或多个键是可重新配置键，可以连同可重新配置的显示器一起使用。优选地，可重新配置键实施为具有透明电极结构的场效应传感器。
附图简述
图1是根据本发明的键盘的前视图；
图2是根据本发明的键盘的侧视图；
图3是根据本发明的键盘的背视图，示出基板上的透明导电层；
图4是根据本发明的键盘的背视图，示出基板上的常规导电层；
图5是根据本发明的键盘的背视图，示出基板上的焊接掩模或介质层；
图6是根据本发明的键盘的背视图，示出基板上的附加介质层；以及
图7是根据本发明的键盘的背视图，示出用于将第一导电层连接到第二导电层上的跨接部件。
所示实施例的详细说明
图1示出根据本发明优选实施例的键盘10的正面或用户界面侧12。键盘10包括设置在基板20上的视窗14、三个可重新配置键16、以及二十个非可重新配置键18。键16、18对应设置在键盘10背面的场效应传感器、电容性传感器或其它传感器，如在下面进一步说明。图1所示特征的精确组合不是本发明的实质，而只是用于说明而被示出。实际上，本发明的其它实施例可以具有更多的或更少的视窗、可重新配置键或非可重新配置键。此外，有些实施例可以完全没有一个或多个这些特征。
图2是示出组成键盘10的各个层的侧视图。图2示出各个层的优选设置。在其它实施例中，各个层可以按照其它方式和/或顺序进行设置，如本领域技术人员能理解的那样。形成键盘10的核心的基板20可以是适合于接收装饰材料和导电薄膜的任何刚性或柔性材料。例如，基板20可以是一块玻璃或塑料板或者由聚酯制成的柔性载体。
层22、24、26、28是装饰材料层。这些装饰材料层可以提供功能信息，如描述特定键的功能的图形，或者将纯装饰图形例如装饰图案或标识语施加到基板20的一侧或两侧。图2示出基板20的用户界面侧上的一个装饰层22和基板20背侧上的三个装饰层24、26和28。在其它实施例中，可以在基板20的每一侧上使用更多的或更少的装饰层。
在优选实施例中，装饰层22、24、26和28包括有机装饰材料，例如丝网印刷墨、环氧树脂和紫外线可固化材料。也可以使用其他装饰材料，包括无机材料。各个装饰层可以基本上是不透明的、半透明的、或者基本上是透明的。在具有视窗14的实施例中，位于视窗14的区域内的任何装饰优选基本上是透明的，从而用户可以观看可以安装在视察14后面的显示器(未示出)，或者背光(backlighting)可以穿透视察14。此外，可以选择位于视窗14区域内的装饰使其具有某些光学特性，以便这种装饰用做光学滤波器。
层30是任选的、基本上透明的导电材料层。参见图3，透明导电层30在使用时优选构成为透明电极和电路迹线32。透明电极和迹线32可以位于基板28上的任何位置上。例如，透明电极和迹线32可以位于基板18的装饰部分上、基板18和装饰之间，这种装饰可通过透明电极和迹线32被看到。在使用背光的应用中，透明电极和迹线32可用在被背光照亮(backlit)的部分中，从而允许背光到达用户而不阻塞，如如果电极和迹线32由常规、不透明材料制成的情况下那样。参见图1，特别希望使用透明电极和迹线32来实施位于对应于视窗14的区域中的可重新配置键16或其它键，从而安装在视窗14后面的显示器(未示出)的输出可被用户看见。
如下面进一步说明的那样，电路元件可以耦合到透明电极和迹线32，以便形成场效应传感器、电容性传感器或其它传感器。透明导电层30可以用各种方式施加。例如，可以使用丝网印刷或微淀积技术以所期望的图案来淀积透明导电层30。或者，可以电镀透明导电层30或利用例如溅射或热蒸发技术将其作为薄膜而施加，然后构图和刻蚀，从而制造出透明电极和迹线32。其它合适的技术，例如旋涂也可以用于施加透明导电层30，如本领域技术人员所公知的那样。
图2示出设置在装饰层28上的透明导电层30，其中所述装饰层28最终设置在基板20上。或者，透明导电层30可以直接设置在基板20上。在这个实施例中，装饰层(未示出)任选地可以设置在透明导电层30上。在透明导电电极和迹线32设置在一个或多个装饰层之上或之下的实施例中，与透明导电层30共同扩张的这些装饰层的至少一部分优选基本上是透明的，并包括具有光学过滤特性的材料。用于透明导电层30的优选材料例如包括无机材料，如氧化铟锡，或者有机材料，如Baytron PEDOT。
层40是设置在透明导电层30上的常规导电材料层。优选地，常规导电材料层40由聚合物厚膜银或铜环氧树脂制成，如由AchesonColloids Company of Port Huron，Michigan供给的。在其它实施例中，这个层可以由镀铜或其它导电材料制成。参见图4，常规导电层材料40优选设置成场效应传感器电极42、电路迹线44和键合焊盘46的形式。如下面进一步说明的那样，电路元件例如集成电路、晶体管和电阻器(未示出)可以经键合焊盘46耦合到电极42和迹线44，从而形成场效应传感器、电容性传感器或其它传感器。优选地，这种元件使用常规焊接技术连接到键合焊盘上。或者，可以使用导电粘合剂、各向异性粘合剂或其它合适的手段来形成这些连接，如本领域技术人员所公知的那样。可以使用本领域技术人员公知的任何适当的技术，例如关于任选透明导电层30的施加所讨论的任何技术，来施加常规导电材料层40。
参见图2和5，层50是设置在常规导电层40和/或透明导电层30上的焊料掩模/介质层。层50提供焊料掩模，使导电层40将要键合电路元件的部分露出。例如，焊料掩模50可以设计成露出键合焊盘46，以便有助于将集成电路和其它电元件键合到键合焊盘46上。通过这种方式，对应于键16、18的场效应传感器或其它传感器可以就地构成在基板20上。尽管一般不优选将这些电路元件直接耦合到透明导电层30上，但是焊料掩模层50可以设计成露出透明导电层，如果需要的话，以便有助于这种键合。
层50还可以提供常规导电层40和透明导电层30以及键盘10的其他层之间的电绝缘。例如，特殊的电路设计可能需要使用跨接元件70，如图7所示，如本领域技术人员公知的那样。如果选择层50使其具有适当的介电性能，则这些跨接元件可以施加在层50上，并在合适的点键合到常规导电层40(和/或透明导电层30，如果需要的话)。在这些实施例中，层50使跨接元件70与常规导电层40(和/或透明导电层30，如果需要的话)的一部分绝缘，否则跨接元件70将与所述常规导电层40的一部分接触，导致潜在的短路。
层60是任选的介质层，它可以用在涉及跨接元件70的实施例中。如关于层50所讨论的那样，任选的介质层60提供电跨接元件和键盘10将要被这些跨接元件桥接的导电部分之间的电绝缘。
可重新配置的显示器(未示出)可以设置在与对应于视窗14的区域相邻的键盘10的背面，允许用户通过视窗14观看显示器。这些实施例优选包括可重新配置键14，其包括具有在对应于视窗14的区域中的透明电极结构的场效应传感器或其它传感器。这些传感器的功能优选为可重新配置的，如本领域技术人员公知的那样，从而符合在对应于这些传感器的区域中的显示器中所列出的主题。
尽管前面已经示出和说明了本发明的具体实施例，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神的情况下可以进行各种修改，本发明的范围由下面的权利要求书限定。

Claims (1)

1、一种键盘，包括：
基板；
设置在所述基板上的至少一个装饰材料层；
设置在所述基板和所述装饰材料中的至少一个上的至少一个导电材料层；以及
设置在所述至少一个导电材料层上的至少电路元件。
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