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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, umfassend
ein elektronisches Display, ein Tastenfeld, und eine oder mehrere
Lichtquellen zum Beleuchten des Displays und des Tastenfeldes. Insbesondere
ist das elektronische Gerät, auf
das sich diese Erfindung bezieht, eine mobiles Telekommunikationsgerät wie ein
Telefon, könnte aber
auch jede andere Art eines elektronischen Geräts sein, das ein Tastenfeld
und ein elektronisches Display enthält, einschließlich zum
Beispiel eines persönlichen
Datenassistenten (PDA) oder eines anderen elektronischen Geräts wie einer
Fernseh/Stereo-Fernsteuerungseinheit. Für ein leichteres Verständnis wird
die Erfindung in der Folge in ihrer Anwendung bei einem Mobiltelefon
beschrieben.
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Ein
herkömmliches
Mobiltelefon enthält
ein elektronisches Display, wie ein LCD, und ein Tastenfeld. Das
Tastenfeld enthält
eine Vielzahl von Tasten, die auf einer flexiblen Matte ausgebildet
sind, die durch Öffnungen
in der Vorderabdeckung des Mobiltelefons zugänglich sind, und eine Tastenfeldmembran,
die an einer Basis unterhalb der Tasten angebracht ist. Die Tastenfeldmembran
hat einen Stift oder eine andere Erhebung unterhalb jeder Taste, der/die
ein leitendes Element in Kontakt mit einer gedruckten Leiterplatte
deformiert, die unterhalb der Basis angeordnet ist, wenn die Taste
gedrückt
wird. Dadurch wird eine elektrische Schaltung geschlossen und die
ausgewählte
Funktion ausgeführt.
Eine oder mehrere Lichtquellen, wie LEDs, sind neben dem Display
um dessen Peripherie und in der Nähe des Tastenfeldes angeordnet,
so dass das Display und das Tastenfeld beleuchtet werden, wenn das
Telefon in Gebrauch ist. Zumindest ein Teil jeder Taste ist aus
einem durchscheinenden oder lichtdurchlässigen Material gebildet, so
dass sie von der Vorderseite sichtbar beleuchtet sind.
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Ein
Problem bei dieser bekannten Anordnung besteht darin, dass eine
relativ große
Anzahl von LEDs oder anderen Lichtquellen zwischen den Tasten und
um das Display herum erforderlich ist um zu garantieren, dass ein
gleichmäßiger oder
homogener Beleuchtungseffekt über
der gesamten Tastatur wie auch dem Display erzeugt wird. Ferner
werden "Hot Spots" oder Bereiche des
Displays und Tastenfeldes, die mit einer größeren Intensität beleuchtet werden
als andere Bereiche, häufig
in der unmittelbaren Nähe
der Lichtquellen erzeugt. Nicht nur, dass in dem Telefon mehr Raum
für die
LEDs und ihre zugehörigen
Schaltungen erforderlich ist, ist auch dessen Herstellung komplizierter;
es ist schwerer und die Lebensdauer der Batterie ist wegen höheren Energieverbrauchs
verkürzt.
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Es
wurden Versuche unternommen, das obengenannte Problem durch Verringern
der Anzahl von Lichtquellen zu lösen,
die unterhalb der Tasten angeordnet sind, und sich stattdessen auf
die Lichtquellen zu verlassen, die die Peripherie des Displays umgeben,
um sowohl das Display als auch das Tastenfeld zu beleuchten. Dies
wurde durch Einfügen von
Linsen, anderen optischen Vorrichtungen oder lichtstreuenden Oberflächen in
dem Telefongehäuse um
das Tastenfeld erreicht, so dass ein Teil des Lichts, das von den
Lichtquellen ausgestrahlt wird, zum Tastenfeld ausgekoppelt wird,
wodurch sowohl das Display als auch das Tastenfeld beleuchtet werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Lösung unzufriedenstellend ist,
da sich die Intensität
des Lichts mit dem Abstand zur Lichtquelle deutlich verringert,
was zu einem ungleichförmigen
Beleuchtungseffekt über
das Tastenfeld führt.
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Ein
weiteres Problem bei herkömmlichen Mobiltelefonen
ist, dass aufgrund der engen Nachbarschaft der Tasten und der gedruckten
Leiterplatte hohe Belastungen in der gedruckten Leiterplatte erzeugt
werden, wenn übermäßiger Druck
auf die Tasten ausgeübt
wird, der auftreten kann, wenn zum Beispiel ein Benutzer ein Spiel
spielt oder eine Textnachricht schreibt. Dies kann schließlich zu
einer Beschädigung
der gedruckten Leiterplatte und einem Fehlbetrieb des Telefons führen.
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US 4,755,035 offenbart eine
Displayanordnung für
ein LCD, wobei das LCD-Element an der Oberseite eines Trägers montiert
ist, der aus einem lichtdurchlässigen
Material besteht. Eine Punktlichtquelle ist neben dem Träger positioniert,
so dass Licht, das von der Quelle ausgestrahlt wird, durch den Träger übertragen
wird, um das Display von hinten zu beleuchten. Der Träger ist
keilförmig,
um eine gleichförmige
Hinterleuchtung über
das LCD zu ermöglichen.
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US 5,075,824 offenbart ein
LCD/Lichtkeil-Modul, in dem ein LCD in einer Tasche eines keilförmigen Trägers aufgenommen
ist. Der Träger
hat ein Paar von Öffnungen
zur Aufnahme von Punktlichtquellen, so dass Licht, das von den Quellen
ausgestrahlt wird, auf die schräge
Rückseite
des Keils fällt
und zum LCD reflektiert wird, so dass ein gleichförmigerer
Hinterleuchtungseffekt bereitgestellt wird.
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Sowohl
US 4,755,035 als auch
US 5,075,824 offenbaren
Anordnungen zum Bereitstellen eines gleichförmigeren Hinterleuchtungseffekts über ein elektronisches
Display.
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Keines
der Dokumente offenbart jedoch eine Anordnung, bei der die Lichtquelle
so gestaltet ist, dass sie sowohl das Display als auch ein Tastenfeld mit
gleichförmigerem
Licht beleuchtet.
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EP-0
884525 offenbart ein Substrat, das dazu bestimmt ist, ein Durchlicht
sowohl bei dem Display als auch dem Tastenfeld durch Deformationen und
Zerklüftungen
bereitzustellen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Probleme bei
den zuvor besprochenen herkömmlichen
elektronischen Geräten
zu beheben oder deutlich zu verringern.
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Aus
US 4,755,035 ist es bekannt,
ein elektronisches Gerät
mit einem Display, einem Tastenfeld, einer Lichtquelle in Verbindung
mit dem Display zu dessen Beleuchtung, und einer Basis zur Aufnahme des
Displays bereitzustellen, wobei die Basis einen keilförmigen Abschnitt
aufweist, der aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet
ist.
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Ein
elektronisches Gerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der keilförmige Abschnitt
in einem Bereich unterhalb des Tastenfeldes befindet, so dass von
der Lichtquelle ausgestrahltes Licht durch die Basis übertragen
und von der Basis über
den keilförmigen Abschnitt
ausgekoppelt wird, um das Tastenfeld zu beleuchten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Oberseite der Basis, auf der das Tastenfeld montiert ist,
im Wesentlichen planar.
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Vorzugsweise
ist ein Teil der Unterseite der Basis in einem Bereich, in dem das
Tastenfeld montiert ist, in einem solchen Winkel relativ zur Oberseite geneigt,
dass der keilförmige
Abschnitt der Basis entsteht.
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Vorzugsweise
ist ein im Wesentlichen planares elektrisches Kontaktblech unterhalb
der Basis angeordnet, wobei ein keilförmiger Spalt zwischen dem keilförmigen Abschnitt
der Basis und der Oberseite des elektrischen Kontaktblechs gebildet
wird.
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Das
elektronische Gerät
enthält
zweckdienlich ein Halteelement zur Anbringung des Displays an der
Basis.
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Die
Oberseite des elektrischen Kontaktblechs ist vorzugsweise mit einem
reflexionsfähigen Material
oder einer solchen Beschichtung bedeckt.
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Vorzugsweise
ist das elektronische Gerät der
Erfindung ein mobiles Telekommunikationsgerät.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nun lediglich anhand eines Beispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
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1 ein
Mobiltelefon gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
schematische Darstellung der elektronischen Komponenten des in 1 dargestellten
Mobiltelefons,
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3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Teils der tatsächlichen
Frontabdeckung, das Dis play, die Basis und die gedruckte Leiterplatte
des in 1 dargestellten Mobiltelefons,
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4 eine
perspektivisch Ansicht der Rückseite
der Basis mit den darin eingesetzten Montagestiften und
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5 eine
stark vereinfachte perspektivische Explosionsansicht des in 1, 3 und 4 dargestellten
Mobiltelefons.
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Das
bevorzugte elektronische Gerät,
bei dem diese Erfindung anwendbar ist, ist ein Mobiltelefon wie
das in 1 dargestellte. Das Telefon 1 hat ein
vorderes Gehäuseteil 2 und
ein hinteres Gehäuseteil 3.
Eine Benutzerschnittstelle ist in dem vorderen Gehäuseteil 2 vorgesehen
und beinhaltet ein Tastenfeld 4, ein elektronisches Display 5,
eine Hörkapsel 6,
ein Mikrofon 7, eine Ein/Aus-Taste 8 und eine Scrolltaste 9 zum
Hervorheben eines bestimmten Punktes in einem Menü, so dass
dieser gewählt
werden kann, oder zum Steuern der Lautstärke eines Tons, der aus dem
Hörer 6 ausgestrahlt
wird. Das Telefon 1 ist dazu ausgebildet, eine Kommunikation über ein
drahtloses Telekommunikationsnetz zu ermöglichen, z. B. ein zellulares
Netz. Das Telefon 1 könnte
jedoch auch für
ein Schnurlosnetz bestimmt sein.
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Das
Tastenfeld 4 hat eine erste Gruppe von Tasten, die alphanumerisch
sind, so dass ein Benutzer eine Telefonnummer eingeben, eine Textnachricht
(SMS) schreiben oder einen Namen eingeben kann, der einer bestimmten
Nummer zugeordnet ist, usw.. Das Tastenfeld 4 enthält zusätzlich fünf Funktionstasten 10, 11, 12, 13, 14.
Die erste Funktionstaste 10 wird für den Zugriff auf die Menü-Struktur
und zum Wählen
einer Funktion in dem Menü verwendet.
Ihre Funktion ändert
sich abhängig
vom Status des Telefons 1. Die zweite Funktionstaste 11 wird
zum Hinauf- und Hinunterblättern
im Display verwendet, während ein
Menü auf
dem Telefon 1 angezeigt wird. Sie wird auch für einen
Zugriff auf den ersten Eintrag im Telefonbuch verwendet, wenn sich
das Telefon 1 in einer Ausgangsposition befindet und zur
Verwendung bereit ist. Die dritte Funktionstaste 12 wird
zum Eingeben der Telefonbuch-Optionen verwendet, wenn sich das Telefon 1 in
der Ausgangsposition befindet. Wenn es sich jedoch in der Menü-Struktur
befindet, wird die dritte Funktionstaste 12 zum Schließen der Menü-Struktur
oder zum Löschen
eingegebener Zeichen verwendet. Die vierte und fünfte Funktionstaste 13, 14 sind
Anrufhandlungtasten. Die erste Anrufhandlungtaste 13 wird
zum Einleiten eines Anrufs oder zum Einrichten einer Konferenzschaltung
verwendet und die zweite Anrufhandlungtaste 14 wird zum
Beenden einer Konferenzschaltung oder zum Abweisen eines eingehenden
Anrufs verwendet.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der Hauptkomponenten des Mobiltelefons,
das in 1 dargestellt ist. Das Telefon wird durch einen austauschbaren
Batteriesatz 15 betrieben. Die Signalverarbeitung wird
unter Steuerung einer digitalen Mikrosteuerung 16 ausgeführt, die
einen zugehörigen
RAM/ROM und Flash-Speicher 17 hat. Elektrische Analogsignale
werden vom Mikrofon 7 erzeugt und zum Hörer 6 geleitet. Die
Steuerung 16 empfängt Befehlssignale
vom Tastenfeld 4, das die Funktionstasten 10, 11, 12, 13, 14 enthält, und
steuert den Betrieb des Displays 5. Funksignale werden
mit Hilfe einer Antenne 23 gesendet und empfangen, die über eine
Funkschnittstelle 24 an einen Codec 25 angeschlossen
ist, der zur Verarbeitung von Signalen unter der Kontrolle der Steuerung 16 gestaltet
ist. Somit empfängt bei
Gebrauch der Codec 25 für
Sprache Analogsignale vom Mikrofon 7, digitalisiert sie
in eine Form, die zum Senden geeignet ist und leitet sie zu der
Funkschnittstelle 24, um sie über das Antennenelement 23 zu
dem öffentlichen
landgestützten
Mobilfunknetz ("public
land mobile network" – PLMN)
zu senden. Auf ähnliche
Weise werden empfangene Signale zum Codec 25 geleitet,
um so Analogsignale zu erzeugen, die zum Hörer 6 geleitet werden.
Das Telefon 1 enthält
auch ein Teilnehmeridentifizierungsmodul 26 ("subscriber identification
module" – SIM-Karte) einen SIM-Kartenleser 27,
Leuchtdioden (LEDs) 28 und einen Ruftonerzeuger 29.
Die einzelnen Schaltungen und Elemente sind von einer in der Technik
allgemein bekannten Art, zum Beispiel im Nokia-Bereich der Mobiltelefone.
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Unter
Bezugnahme nun auf 3 bis 5 ist erkennbar,
dass das Display 5 ein im Wesentlichen planares Modul umfasst,
das an einen im Wesentlichen planaren Teil einer Basis 30 mittels
eines Montagerahmens 31 montiert ist, der das Display 5 an
der Basis 30 befestigt. Eine Anzahl von Erhebungen 32 ragt
von der Umfangskante der Basis 30 hervor, die jeweils in
eine damit zusammenwirkende Vertiefung 33 in dem Befestigungsrahmen 31 eingreifen. Die
Basis 30 enthält
einen integral ausgebildeten Bereich 34 mit einer im Wesentlichen
planaren Oberseite 43 zur Aufnahme des Tastenfeldes 4 neben
dem Display 5. Dieser Bereich 34 hat eine Vielzahl
von Öffnungen 35 (siehe 4),
die der Position jeder Taste entsprechen, und eine Tastenfeldmembran 36 (siehe 5)
ist über
diesem Bereich 34 angebracht. Die Tastenfeldmembran 36 kann
mit dem Tastenfeld 4 integral ausgebildet sein.
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Ein
elektrisches Kontaktblech 37 ist unterhalb der Basis 30 angeordnet
und hat eine reflexionsfähige
Oberseite 38, um Licht, das von den LEDs 28 ausgestrahlt
wird zur Basis 30 zu reflektieren. Das elektrische Kontaktblech 37 hat
auch eine Vielzahl von elastisch verformbaren, elektrisch leitenden
Metallkuppeln 39, wobei jede Kuppel 39 unterhalb
einer Taste, die auf dem Tastenfeld 4 ausgebildet ist,
und ihrer zugehörigen Öffnung 35 in
der Basis 30 positioniert ist. Jede Taste des Tastenfeldes 4 oder
der Tastenfeldmembran 36 ist mit einem Stift (nicht dargestellt)
versehen, so dass beim Niederdrücken
einer Taste ein Stift, der dieser Taste zugeordnet ist, durch die
zugehörige Öffnung 35 in
der Basis 30 in Kontakt mit einer Kuppel 39 gelangt.
Wenn die Taste weiter niedergedrückt
wird, verformt sich diese Kuppel 39 elastisch und kommt
mit einer gedruckten Leiterplatte (nicht dargestellt) in Kontakt,
die unterhalb des Blechs 37 positioniert ist, wodurch eine
elektrische Verbindung hergestellt wird, so dass die erforderliche Funktion
ausgeführt
wird. Wenn der Druck auf der Taste nachlässt, kehrt die Kuppel 39 aufgrund
ihrer elastischen Eigenschaft in ihren ursprünglichen, nicht niedergedrückten Zustand
zurück,
wodurch die elektrische Verbindung endet. Der Großteil der
elektronischen Komponenten, einschließlich des Mikrofons 7, des
Hörers 6 und
der Leuchtdioden 28, ist auf der gedruckten Leiterplatte
montiert und elektrisch an diese angeschlossen. Die LEDs oder anderen
Lichtquellen 28 sind auf der Basis 30 um den Umfang des
Displays 5 (siehe 5) herum
angeordnet, um das Display 5 zu beleuchten.
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Zumindest
ein Teil 40 der Unterseite 41 der Basis 30 in
dem Bereich 34, der das Tastenfeld 4 und die Tastenfeldmembran 36 aufnimmt,
ist in einem Winkel rela tiv zu seiner im Wesentlichen planaren Oberseite 43 ausgebildet,
so dass in dem Bereich 34 ein keilförmiger Spalt zwischen der Unterseite 41 der Basis 30 und
dem Kontaktblech 37 erzeugt wird. Es ist auch erkennbar,
dass die Basis 30, die eine im Wesentlichen planare Oberseite 43 hat,
wegen der gewinkelten Unterseite der Basis 30 auch keilförmig ist,
aus Gründen,
die nun erklärt
werden.
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Der
keilförmige
Abschnitt der Basis 30 oder die gesamte Basis 30 ist
aus einem lichtdurchlässigen
Material gebildet, so dass sie als Lichtleiter dient, um Licht,
das von den LEDs 28 neben dem Display 5 ausgestrahlt
wird, zu dem Tastenfeld 4 zu leiten, so dass es sowohl
das Tastenfeld 4 als auch das Display 5 beleuchtet.
Da die Basis 30 keilförmig
ist, ist die Intensität
des Lichts, das durch den Lichtleiter ausgekoppelt wird, über das
gesamte Tastenfeld 4 gleichförmiger. Wenn sich Licht durch
die Basis 30 fortpflanzt, werden jene Lichtstrahlen, die
auf die Schnittstelle zwischen der Basis 30 und der umgebenden Luft
in einem kleinen Winkel treffen, zurück reflektiert und nicht aus
der Basis 30 ausgekoppelt. Auf diese Weise bewegt sich
Licht durch die Basis 30, nachdem es mehrere Male reflektiert wurde,
wenn es auf die Schnittstelle zwischen der Basis und der umgebenden
Luft trifft. Wenn die Strahlen durch den keilförmigen Abschnitt gehen, wird
der Winkel, in dem die Strahlen auf die Schnittstelle treffen, aufgrund des
sich ändernden
Winkels, in dem die Strahlen auf die Schnittstelle treffen, wegen
der Keilform immer steiler. Schließlich wird ein kritischer Winkel überschritten
und, anstatt im Inneren reflektiert zu werden, wird das Licht aus
der Basis 30 ausgekoppelt. Da einige der Lichtstrahlen
sich durch die Basis 30 bewegen und im Inneren mehrere
Male reflektiert werden, bevor sie aus gekoppelt werden, werden sogar
die Bereiche des Tastenfeldes, die mit einem gewissen Abstand zu
der Lichtquelle liegen, gleichförmig
beleuchtet. Es ist erkennbar, dass dieser gleichförmige Beleuchtungseffekt
mit einer geringeren Anzahl an LEDs als normal erreicht wird, da
die LEDs, die das Display umgeben, zum gleichförmigen Beleuchten sowohl des
Displays 5 als auch des Tastenfeldes 4 verwendet
werden können.
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Zusätzlich zur
Bereitstellung eines homogenen Tastenfeldlichts mit weniger Lichtquellen 28 verleiht
der keilförmige
Abschnitt der Basis 30 dieser eine erhöhte mechanische Stabilität und vergrößert den
Abstand zwischen der Basis 30, dem Kontaktblech 37 und
der gedruckten Leiterplatte aufgrund des keilförmigen hohlen Spalts, der zwischen
dem keilförmigen
Abschnitt der Basis 30 und dem Kontaktblech 37 erzeugt
wird. Diese Vergrößerung des Abstandes
verringert die Belastungen auf die gedruckte Leiterplatte, die durch
heftiges Niederpressen der Tasten verursacht werden, wie beim Spielen eines
Spiels oder Schreiben einer Textnachricht auf dem Telefon 1.
Da der Spalt keilförmig
ist, sind auch die Tasten an einem Ende des Tastenfeldes 4 neben dem
Display 5 von der gedruckten Leiterplatte weiter weg positioniert
als jene am anderen Ende. Daher sind bevorzugt die Tasten, die dem
Display 5 am nächsten
liegen, mit Spielsteuerungen zu programmieren, so dass die Belastungen,
die in der gedruckten Leiterplatte 36 durch mehrfaches
Niederpressen erzeugt werden, minimiert werden.
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Die
Unterseite der Basis 30 ist in 4 deutlicher
erkennbar, aus der ersichtlich ist, wie der hohle keilförmige Spalt
zwischen dem Kontaktblech 37 und dem keilförmigen Abschnitt
der Basis 30 entsteht, wenn das Kontaktblech 37 in
seiner Position angebracht ist. Der keilförmige Spalt ist von Wänden 48, 49 umschlossen,
die von der Basis 30 gebildet werden, die sich zwischen
dem Kontaktblech 37 und dem keilförmigen Abschnitt erstrecken.
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Es
ist offensichtlich, dass die Darstellung, die in 5 gezeigt
ist, deutlich vereinfacht ist und nur dem besseren Verständnis dient.
Aus 5 ist deutlich erkennbar, dass das Display 5 an
der Basis 30 angebracht ist, die eine im Wesentlichen planare Oberseite 43 hat.
Es ist auch erkennbar, dass die Tastenfeldmembran und das Tastenfeld
auf der Basis 30 neben dem Display 5 angebracht
sind.
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Viele
Modifizierungen und Variationen der Erfindung, die unter die Konditionen
der folgenden Ansprüche
fallen, sind für
den Fachmann offensichtlich, und die vorangehende Beschreibung sollte
nur als Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen angesehen werden.