FI95178C - Näppäimistö - Google Patents

Description

1 - 95178 Näppäimistö - Knappsats

Keksintö kohdistuu näppäimistöön, jota voidaan erityisesti 5 soveltaa pienikokoisissa tiedonkäsittelylaitteissa ja matkaviestimissä.

Pienikokoisten, kannettavien tiedonkäsittely- ja tiedonsiirtolaitteiden, kuten muistikirjamikrojen ja matkapuhelimien, 10 kehitystyössä törmätään toistuvasti ongelmaan, miten toteutettaisiin joustava, monipuolinen ja käyttäjäystävällinen käyttöliittymä, joka veisi mahdollisimman vähän tilaa. Erityisesti on pyritty löytämään uusia tapoja tiedon syöttämiseksi, sillä laitteen pieni koko käytännössä estää normaalin 15 sormipainalluksilla toimivan näppäimistön sijoittamisen laitteeseen.

Kosketusnäyttöön perustuvat käyttöliittymät ovat yksi ratkaisu ongelmaan. Niissä käyttöliittymän sekä tulostus- että 20 syöttöosat ovat laitteen kuvaruudussa erillisinä kerroksina päällekkäin, joten tilansäästö on periaatteessa mahdollinen. Tulostusosana toimiva näyttökerros toteutetaan pienikokoisissa, kannettavissa laitteissa tavallisesti LCD-tekniikalla. Syöttöosan muodostaa näyttökerroksen päällä oleva, läpinäkyvä . 25 digitointikerros. Digitointikerros sisältää jv>ukon, esimer kiksi matriisin muotoon sijoitettuja, digitointipisteitä, jotka kosketuksen seurauksena muodostavat kosketuspaikkaan verrannollisen fysikaalisen vasteen, joka muunnetaan sähköiseksi signaaliksi ja edelleen tulkitaan kosketusnäytön oh-30 jausyksikössä digitaaliseksi tiedoksi. Kosketuspaikan tunnistus digitointikerroksessa voidaan toteuttaa erilaisilla tunnetuilla tekniikoilla, jotka perustuvat esimerkiksi pinta-aaltojen absorptioon kosketuskohdassa, infrapunalähetykseen ja vastaanottoon, kapasitanssin muutokseen ja siitä aiheutu-35 vaan taajuusmuutokseen kerrokseen syötetyssä vaihtojännitteessä, digitointikerroksen resistanssin muutokseen kosketus-pisteessä, venymäliuskalla tai pietsosähköisellä paineanturilla havaittavaan kosketuspaineeseen.

2 95178

Eräs uusimmista tulokkaista pienten, kosketusnäyttöä soveltavien laitteiden joukossa on PDA eli Personal Digital Assistant, vapaasti suomennettuna kynämikro. Kynämikro on helposti 5 käteen sopiva, pienikokoinen mikrotietokone, jossa ei ole tavanomaista näppäimistöä, vaan tietojen syöttö tapahtuu kirjoittamalla laitteen kosketusnäyttöön erikoiskynällä tai vaihtoehtoisesti laitteen näyttöön voidaan aktivoida normaalia tietokoneen näppäimistöä vastaavat näppäimet, joita pai-10 netaan kynän kärjellä. Kaupallisissa kynämikroissa, kuten Apple Newton MessagePad, Sharp ExpertPad tai Casio XL-7000, ovat yleensä molemmat tiedonsyöttämistavat mahdollisia. Kirjoitettaessa suoraan kosketusnäyttöön merkit tai niistä muodostuvat sanat joudutaan aina tulkitsemaan erityisellä käsiä-15 lantunnistusohjelmalla. Käsialantunnistuksessa on pyritty monipuolisuuteen ja edistyksellisimmissä laitteissa käsialan-tunnistusohjelmat lukevat niin tekstausta kuin normaalia kau-nokirjoitustakin. Ohjelmien tekemät käsialatulkinnat eivät kuitenkaan ole täysin luotettavia, joten käsialakirjoitus ei 20 voi olla ainoa tiedon syöttötapa tällaisissa laitteissa.

Käsialakirjoituksen tukena kynämikroissa on tavallisesti normaalit aakkosnumeeriset ja erikoismerkit sisältävä virtuaali-näppäimistö, soft-keyboard, joka voidaan haluttaessa aktivoi-25 da kuvaruutuun ja poistaa kuvaruudusta esimerkiksi jonkin erillisen virtuaali- tai tavallisen näppäimen avulla. Virtu-aalinäppäimistö on tyypillisesti kooltaan muutamia neliösent-timetrejä. Näppäimistön näppäimiä painetaan terävällä esineellä, esimerkiksi kynällä.

30 .* Kosketusnäytön soveltamisen etuna edellä kuvatun kaltaisissa laitteissa on, että tilaa vievä normaali näppäimistö voidaan korvata virtuaalinäppäimistöllä. Käytännön ongelmaksi on kuitenkin muodostunut virtuaalinäppäimistön vaatima suuri tila 35 laitteen kuvaruudusta, joten syötetyn tekstin kaiuttamiseen tai muun tulostettavan tiedon esittämiseen jää usein varsin niukasti tilaa. Lisäksi virtuaalinäppäimistön sijoittaminen eri tilanteissa oikeaan paikkaan kuvaruudussa näppäimistöä 3 95178 aktivoitaessa on ongelmallista. Näppäimistö saattaa peittää suuren osan sellaista kuvaruudussa olevaa tekstiä, joka tiedon syötön kannalta on välttämätöntä nähdä. Tämän seurauksena käyttäjä joutuu siirtämään joko kuvaruudun tekstiä tai vaih-5 tamaan näppäimistön paikkaa kuvaruudussa, sikäli kuin nämä toimenpiteet ovat mahdollisia. Tottumattomalle käyttäjälle virtuaalinäppäimistön aktivointikin voi tuottaa vaikeuksia, sillä se voi vaatia pitkänkin näppäinsekvenssin painamisen esimerkiksi erillisillä toimintonäppäimillä. Lisäksi näppäin-10 ten koskettaminen vaatii erityistä tarkkuutta, sillä kuvaruudun sileä pinta on kynänterän alla liukas ja näppäimet ovat erittäin lähellä toisiaan, joten virhepainallusten määrä on moninkertainen verrattuna tiedon syöttöön normaalilla näppäimistöllä.

15 Tämän keksinnön avulla voidaan toteuttaa pienikokoinen näppäimistö, johon ei liity edellä kuvattuja pienikokoisen laitteen virtuaalinäppäimistölle tyypillisiä tiedonsyöttöongel-mia. Keksinnölle tunnusomaiset piirteet on esitetty patentti-• 20 vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön näppäimistö muodostuu pinnasta, jossa on syvennyksiä, ja jokaisen syvennyksen pohjalla muuntoelin, joka reagoi painallukseen vasteella, joka määrittelee syötetyn merkin.

25 Tiedonsyöttö tapahtuu ohjaamalla kynä tai vastaava puikkomai-nen esine syvennykseen halutun muuntoelimen kohdalla ja painamalla tai koskettamalla sitä. Syvennys on edullisesti alaspäin kapenevan kartion muotoinen, jos painallus toteutetaan kynällä. Keksinnön muuntoelimet voivat olla eri tekniikoilla 30 toteutettuja näppäimiä, sekä perinteisiä mekaanisia näppäimiä y ja kalvonäppäimiä että kosketusnäyttöön perustuvia virtuaali- näppäimiä. Tällöin syvennykset voidaan toteuttaa näppäimien päälle asetetulla reikälevyllä. Keksinnön näppäimistö voi noudattaa tavallista qwerty-järjestystä tai mitä tahansa muu-35 ta näppäinjärjestystä. Tällainen kynäkäyttöinen näppäimistö voidaan toteuttaa pieneen tilaan aivan kuten tunnetun tekniikan kosketusnäyttöön pohjautuva virtuaalinäppäimistökin. Näppäimistö ei ole altis virhepainalluksille, sillä kynä on 4 95178 helppo kohdistaa näppäimen kohdalla olevaan muotoiltuun syvennykseen. Tällainen pienikokoinen näppäimistö voidaan sijoittaa kiinteästi laitteen käyttöpaneeliin, jolloin se ei vie tilaa näyttötoiminnoilta ja on aina käytettävissä ilman 5 erillistä aktivointia.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa näppäimistö sijoitetaan osittain kosketusnäyttöä soveltavan laitteen kuvaruudun alueelle ja osittain sen ulkopuolelle. Kosketusnäyttöön perustulo vassa käyttöliittymässä kuvaruudun alueella voi olla joukko digitointipisteitä, jotka muodostavat näppäimistön virtuaa-liosan, kun taas osa näppäimistöstä voi olla toteutettu kiinteästi kuvaruudun ulkopuolelle. Molemmat näppäimistön osat voivat perustua samaan digitointikerrokseen, jota on jatkettu 15 kuvaruudun rajaaman näyttökerroksen ulkopuolelle. Muuntoeli-minä toimivat digitointipisteet on peitetty reikälevyllä. Tällaisessa toteutuksessa näppäimistö voi olla erikoismerkkien ja toimintonäppäinten osalta virtuaalinen ja perusaakkos-ton, numeroiden ja muiden vakionäppäinten osalta kiinteä.

20 Näppäimistön virtuaalisen osan merkkivalikoimaa on helppo ohjelmallisesti muunnella, sillä merkkien symbolit voidaan helposti tulostaa näyttökerrokseen ilmaisemaan käyttäjälle näppäimen merkitys. On huomattava, että myös näppäimistön kiinteän osan merkkivalikoima on vastaavalla tavalla ohjelmalli-25 sesti muunneltavissa, vaikka se onkin toteutettu kuvaruudun ulkopuoliseen jatkettuun digitointikerrokseen. Tämän mahdollisuuden hyödyntäminen lienee vain harvoissa tapauksissa edullista, sillä näppäimistön merkkien symboleita ei voida vaihtaa ohjelmallisesti, vaan symbolien vaihto olisi toteu-30 tettava manuaalisesti, esimerkiksi vaihtamalla muuntoelimet muodostavia digitointipisteitä peittävä reikälevy toiseen. Kiinteän osan muuntoelimet voivat olla myös mekaanisia tai kalvonäppäimiä, jotka on liitetty digitointialueeseen. Kiinteän osan muuntoelimet voivat muodostua myös erillisen digi-35 tointilevyn sisältämistä digitointipisteistä.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa reikälevyyn on merkitty näppäimistön kiinteän osan merkkien symbolit. Virtuaalinäp- aat anti i i m : i 5 95178 päimistön osalta reikälevy voi olla läpinäkyvä, jotta näyttö-kerrokseen tulostettu symboli näkyy hyvin käyttäjälle.

Seuraavassa keksintöä kuvataan tarkemmin viitaten oheiseen • 5 piirustukseen, jonka kuvassa 1 on poikkileikkaus eräästä keksinnön toteutuksesta, kuvassa 2 on eräs esimerkki muuntoelimiä peittävästä reikäle-10 vystä, kuvassa 3a on poikkileikkaus keksintöä soveltavasta kosketusnäyttöön perustuvasta käyttöliittymästä, ja 15 kuvassa 3b on kuvan 3a käyttöliittymä edestäpäin katsottuna.

Kuvassa 1 on poikkileikkaus eräästä keksinnön mukaisesta näppäimistöstä, jonka pinnassa 11 on syvennykset 12 ja syvennyk-. sen pohjalla muuntoelin 13. Syvennys on edullisesti alaspäin * 20 kapenevan kartion muotoinen, kun painallus suoritetaan kynän 14 avulla. Syvennyksen 12 reunat tukevat ja ohjaavat esinettä, jolla muuntoelintä kosketetaan. Tämä poikkeaa yleisesti tunnetuista näppäimistöratkaisuista, joissa näppäimet pyritään usein nostamaan koholle laitteen pinnasta, jolloin eri-25 tyisesti pienikokoiseen näppäimeen osuminen on hankalaa. Syvennys 12 estää kynän terän liikkumisen sileällä pinnalla ja siten eliminoi tehokkaasti virhepainallukset. Syvennyksen 12 edullisimman muodon määrää painallukseen käytetyn kynän tai muun esineen muoto.

30

Muuntoelimet voivat muodostua eri tekniikoilla toteutetuista näppäimistä, kuten mekaanisista miniatyyrinäppäimistä, kalvo-näppäimistä tai digitointilevyn tai kosketusnäytön digitoin-tipisteistä. Sovellettaessa edellä mainittuja näppäintyyppejä 35 muuntoeliminä voidaan näppäimistön syvennykset toteuttaa muuntoelimien päälle asetetulla reikälevyllä 21, josta on esimerkki kuvassa 2. Reikälevy voidaan valmistaa esimerkiksi muovista ja kiinnittää liimaamalla muuntoelimien päälle. Le- 6 95178 vyyn, siinä olevan reiän reunoihin tai muuntoelimen pintaan voidaan sopivalla tavalla merkitä näppäimen symboli. Jos näppäimistö on osittain kosketusnäyttöön toteutettu virtuaali-näppäimistö, reikälevy voi olla muuntoelimen kohdalla läpinä-5 kyvä siten, että käyttäjä näkee kuvaruutuun tulostetun näp-päinsymbolin. Levy voi kattaa näppäimistöalueen joko kokonaan tai osittain.

Kuvissa 3a ja 3b on keksintöä sovellettu kosketusnäyttöön pe-10 rustuvaan käyttöliittymään. Käyttöliittymää soveltavaksi laitteeksi on valittu matkapuhelin 31. Matkapuhelimen muihin yksityiskohtiin ei ole puututtu. Poikkileikkauskuvasta 3a näkyvät kosketusnäytön päällekkäiset kerrokset: näyttökerros 32 ja digitointikerros 33, joka osittain ulottuu näyttökerroksen 15 rajaaman kuvaruudun ulkopuolelle. Tiedon syöttäminen laitteeseen 31 on periaatteessa mahdollista koko digitointikerroksen 33 alueella. Käyttöliittymää ohjaavan ohjelman avulla digitointikerroksen 33 aktiiviset kosketuspisteet voidaan valita ohjelmallisesti. Kuvien 3a ja 3b esimerkissä osa kosketusnäy-20 tön aktiivisista kosketuspisteistä toimii näppäimistön muun-toeliminä, joiden päälle on asetettu reikälevy 34. Näppäimistön kaksi ylintä näppäinriviä ovat kuvaruudun alueella ja muodostavat näppäimistön virtuaalisen osan 35 ja loput kiinteän osan 36. Virtuaalisen osan 35 näppäimiä ovat edullisesti 25 erikoismerkit tai muut sellaiset näppäimet, joiden käyttötarve on esimerkiksi käytetystä kielestä riippuva tai joiden käyttö on muutoin rajattua. Virtuaalisen osan 35 näppäinva-likko on helposti ohjelmallisesti vaihdettavissa. Kiinteä osa 36 sisältää tyypillisesti tavallisen aakkosnumeerisen näppäi-30 mistön.

Sekä virtuaalisen osan 35 että kiinteän osan 36 osuudet näppäimistössä samoin kuin yksittäisten muuntoelimien koko ja muoto voidaan valita käyttötarpeen mukaan laitteessa, johon 35 keksintöä sovelletaan. Lisäksi kuvien 3a ja 3b esimerkistä poiketen digitointikerroksen 33 ei tarvitse välttämättä kattaa näyttökerrosta 32 kaikilta osin, vaan jotkin osat näyttö-kerroksesta 32, esimerkiksi sen yläreuna, voivat olla varat- s· ' aa * ·ι||. I i · ·· 7 95178 tuja pelkästään tulostustoimintoja varten. Näppäimistön muun-toelimet voivat olla toteutetut myös kosketusnäytöstä eril-- lään olevan digitointilevyn digitointipisteillä tai miniatyy rikokoisilla mekaanisilla näppäimillä tai kalvonäppäimillä.

5 Kosketusnäyttöä soveltavissa laitteissa tiedonsyöttö voi tapahtua joko näppäimistöllä, sen kiinteällä tai virtuaaliosal-la, tai vaihtoehtoisesti se voi perustua käsialakirjoituk-seen. Molempia tapoja on mahdollista hyödyntää myös samanaikaisesti kirjoittamalla osa sanasta käsialakirjoituksella ja 10 loput merkit samalla kynällä näppäimistöltä.

Keksinnön avulla voidaan joustavasti toteuttaa pienikokoinen, käyttäjäystävällinen näppäimistö, joka vie yhtä vähän tilaa kuin tunnetun tekniikan kynämikrojen virtuaalinäppäimistöt, 15 mutta joka ei häiritse näyttötoimintoja. Kuvaruudun ulkopuolella oleva näppäimistön osa on aina käytettävissä eikä sitä tarvitse erikseen aktivoida. Näppäimistön pinnassa olevien syvennysten ansiosta on virhepainallusten määrä merkittävästi pienempi kuin tunnetun tekniikan kynäkäyttöisissä näppäimis-20 töissä. Parantunut painallustarkkuus antaa mahdollisuuden toteuttaa näppäimistö yhä pienempään kokoon.

Keksintöä voidaan soveltaa erityisesti pienikokoisissa kannettavissa tietojenkäsittely- ja tiedonsiirtolaitteissa kuten 25 muistikirja- ja kynämikroissa tai matkapuhelimissa. Keksinnön eri suoritusmuodot eivät rajoitu edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan keksintöä on mahdollista soveltaa oheisten patenttivaatimusten sallimissa rajoissa.

Claims (11)

1. Tangentbord för inmatning av teckendata, för tillämpning särskilt i en liten databehandlingsanordning och i teleanord-ningar, kannetecknat av att tangentbordet uppvisar en yta • 20 (11) med ett antal inspräng (12), och pä bottnen av varje in- spräng finns ett konverteringsorgan (13), som reagerar pä en beröring med ett stavformat föremäl (14) med ett utslag som definierar det inmatade tecknet.

1. Näppäimistö merkkitiedon syöttämiseksi, erityisesti sovellettavaksi pienikokoisissa tiedonkäsittelylaitteissa ja matkaviestimissä, tunnettu siitä, että näppäimistössä on 5 pinta (11), jossa on joukko syvennyksiä (12), ja jokaisen syvennyksen pohjalla on muuntoelin (13), joka reagoi puikkomai-sella esineellä (14) kohdistettuun painallukseen vasteella, joka määrittelee syötetyn merkin.

2. Tangentbord enligt patentkrav 1, kannetecknat av att ät- minstone en del av konverteringsorganen är mekaniska miniä-tyrtangenter.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen näppäimistö, tunnettu siitä, että ainakin osa muuntoelimistä on mekaanisia minia-tyyrinäppäimiä.

3. Tangentbord enligt patentkrav 1, kännetecknat av att ät-30 minstone en del av konverteringsorganen är membrantangenter.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen näppäimistö, tunnettu 15 siitä, että ainakin osa muuntoelimistä on kalvonäppäimiä.

4. Tangentbord enligt patentkrav 1, kännetecknat av att ät-minstone en del av konverteringsorganen bildats av digite-ringspunkterna i digiteringsväningen (33) som fungerar som 35 datainmatningsdel i kontaktskärmen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen näppäimistö, tunnettu siitä, että ainakin osa muuntoelimistä on muodostunut kosketusnäytön tiedonsyöttöosana toimivan digitointikerroksen (33) 20 digitointipisteistä.

5. Tangentbord enligt patentkrav 4, kännetecknat av att digiteringsväningen (33) sträcker sig utanför teckenrutan i kon- ιο 95178 taktskärmen, i vilken ätminstone en del av konverteringsorga-nen är belägna.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen näppäimistö, tunnettu siitä, että digitointikerros (33) ulottuu kosketusnäytön kuvaruudun ulkopuolelle, jossa sijaitsee ainakin osa muuntoeli- 25 mistä. • · *

6. Tangentbord enligt patentkrav l, kannetecknat av att ät-5 minstone en del av konverteringsorganen bildats av digite- ringspunkter i digiteringsskivan.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen näppäimistö, tunnettu siitä, että ainakin osa muuntoelimistä muodostuu digitointi-levyn sisältämistä digitointipisteistä. 30

7. Tangentbord enligt patentkrav 1-6, kännetecknat av att insprängen utforts med en perforerad skiva (21) placerad pä 10 konverteringsorganen.

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen näppäimistö, tunnettu siitä, että syvennykset on toteutettu muuntoelimien päälle asetetulla reikälevyllä (21).

8. Tangentbord enligt patentkrav 4 och 7, kännetecknat av att den perforerade skivan är genomskinlig (35) inom omrädet av kontaktskärmens teckenruta, varvid en symbol för ett tecken 15 motsvarande konverteringsorganet kan ekokontrolleras till skärmväningen som fungerar som utskrivningsdel för kontakt-skärmen. . 9. Tangentbord enligt patentkrav 2 och 7, 3 och 7, 5 och 7, 3 20 eller 6 och 7, kännetecknat av att symbolerna för de tecken som motsvarar konverteringsorganen utmärkts pä den perforerade skivan.

8. Patenttivaatimusten 4 ja 7 mukainen näppäimistö, tunnettu siitä, että reikälevy on kosketusnäytön kuvaruudun alueella läpinäkyvä (35), jolloin muuntoelintä vastaavan merkin symbo- <1 ' SH! S li! I I i ttl 9 95178 li voidaan kaiuttaa kosketusnäytön tulostusosana toimivaan näyttökerrokseen.

8 95178

9. Patenttivaatimusten 2 ja 7, 3 ja 7, 5 ja 7 tai 6 ja 7 mu-5 kainen näppäimistö, tunnettu siitä, että reikälevyyn on merkitty muuntoelimiä vastaavien merkkien symbolit.

10. Tangentbord enligt patentkrav l, kännetecknat av att det 25 stavformade föremälet (14) har formen av en penna.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen näppäimistö, tunnettu siitä, että puikkomainen esine (14) on kynän muotoinen. 10

11. Patenttivaatimusten 7 ja 10 mukainen näppäimistö, tunnet-tu siitä, että reikälevyn reiät ovat alaspäin kapenevan kartion muotoiset kynällä tapahtuvan painalluksen kohdistamisen helpottamiseksi. 15

11. Tangentbord enligt patentkrav 7 och 10, kännetecknat av att hälen i den perforerade skivan har formen av en nedät avsmalnande kon i syfte att underlätta beröring utförd med 30 hjälp av en penna. :l a il i «iin li t *| :