JP2007504610A - 照明構造付きキーパッド - Google Patents

Abstract

照光式キーパッド（４００）は、複数の作動ボタン（４１２）を有する実質的に透明なキーパッド（４２０）と、前記複数の作動ボタンのほぼ下に対応して存在する複数のスイッチ（４０４）と、前記複数の作動ボタンと前記複数のスイッチとの間にある表示積層体層（４１５）と、前記実質的に透明なキーパッドを介して光を放射することによって前記積層体層上の記号のパターンを反射によって照明する光源（４１７）とを含んでいる。前記表示積層体は、前記実質的に透明なキーパッド上に表示されるべき前記記号のパターンに構成された導体パターンを有するドライバー層（４０６）と、透明導体層（４１０）と、前記透明導体層と前記ドライバー層に間に配置された電気的活性インク層（４０８）とを含むことができる。

Description

係属中の米国特許出願番号第１０／０５５，４７４号は、２００２年１月２３日に出願され、モトローラ社に譲渡され、参照により本願に援用される。この係属中の出願は、米国特許出願公報第ＵＳ２００３／００５８２２３Ａ１号として２００３年３月２７日に公開されている。

本発明は一般にユーザーインターフェース装置に関し、より詳しくは、装置と共に使用される照光式のキーパッドおよびボタンであって、二つ以上の動作モードに対して使用することができるキーパッドおよびボタンに関する。

電子装置は世界中で広く使用されており、セルラー無線電話およびパーソナルデータオーガナイザーなどの携帯型電子装置もますます頻繁に使用されている。多くの場合、人々は異なる作業を行うためにこれらの装置のいくつかを所持することがあり得る。ユーザーの見地から、そのような装置を一つの装置に統合することは大変便利である。統合は、別々の付属品、電池などを維持する必要性を無くし、一つの装置を携帯することは、別々の機能のためのいくつかの装置を携帯するよりも便利である。そのような装置を一つの装置に統合するための方法を考える場合に生じる問題の一つは、ユーザーインターフェースの人間工学である。例えば、ユーザーは、セルラー無線電話に、テキストを入力するためにいくつかのアルファベット文字が数字キー上で入力可能である数字キーパッドを有することを期待するようになった。これに対して、いわゆる双方向ポケベルおよびパームトップコンピュータのユーザーは、コンピュータキーボードおよびタイプライターの配置と同様の配置を有する、より便利な「クワーティ（ＱＷＥＲＴＹ）配列の」キーボードに慣れている。

電子装置の製造業者は、二つ以上の世界市場における販売のための装置を製造することが多く、従って、特定の地域において普及している言語に対応した言語または文字を有する様々なキーパッドまたはボタンを製造することが多い。このことは、キーパッドおよびボタンに対する様々な部品の在庫を有することのみならず、一旦、正しいキットが確実に意図する市場へ出て行くように装置が組み立てられると、装置を追跡するために別々の「キット」を維持することを必要とする。

いくつかの機能を行う統合装置上で、キーパッドおよびボタンが、よりなじみのあるインターフェースをユーザーに提供するように適応でき、その外観を変えることができるならば、実質的な利益となるであろう。同様に、キーパッドまたはボタンがその外観を変えることができるならば、同じキーパッドが、様々な言語市場に対して使用でき、適切な文字または記号を簡単に表示するであろう。即ち、キーパッドが適応性を有すると、共通のキーパッドサブアセンブリを使用することができ、従って、様々な言語市場に対する様々なキーパッド部品の在庫管理を行なう必要性が無くなる。種々のキーまたはボタン上に様々な文字または記号を表示させることは、各ボタン毎に液晶表示などの従来の表示技術を用いて可能となる。しかしながら、この方法は法外な費用がかかるという不都合があり、また、現在、ＬＣＤ表示装置は柔軟性が十分ではないので、携帯型電子装置上に一般に見受けられるポプルスイッチ型キーパッドと共に使用するには最適ではない。安価で機械的に柔軟な、携帯型電子装置と共に使用される適応可能なキーパッドおよびボタン機構が、トレーシ（Ｔｒａｃｙ）ら（以下「トレーシ」という）に対する特許文献１に述べられており、それはＥインクの電気泳動表示装置またはコレステリック液晶表示装置などの低電力消費型双安定表示装置を用いて実現することができる。トレーシのキーパッドは反射型
表示装置であり、その照明は周囲光に依存するので、暗い環境に対して適切ではない。他の一般的に実施されているキーパッド照明スキームは、これらの表示装置の低透過率のためにもはや実用的ではない。図１に示すように、これらの他の一般的なキーパッド照明スキーム１０は、ハウジング２０内の孔を通って突出するキーパッド１６の外表面上に配置された記号１８を有している。このスキームは更に、金属のドームまたはポプルスイッチ１４と、上向きのエレクトロルミネッセント（ＥＬ）膜などの光源１５とを更に備え、これらは両方とも図示のようにプリント回路基板１２上に位置する。光源１５はキーパッドの背面から十分な光を供給して、そのようなキーパッド構造物を照明する。
米国特許出願公報第ＵＳ２００３／００５８２２３ Ａ１号

しかしながら、金属のドームまたはポプルスイッチと透明キーとの間に位置する表示層の上に記号がある場合（図３参照）、前方または上方に向いた光源１５はもはや、そのような構造物の中では役に立たないか効果的でない。従って、暗い環境においても照明可能なトレーシキーパッドなどの適応性を有するキーパッドおよびボタン機構を提供する必要性が存在する。

本発明の第１実施態様においては、照光式キーパッドは、複数の作動ボタンを有する実質的に透明なキーパッドと、前記複数の作動ボタンのほぼ下に対応して存在する複数のスイッチと、前記複数の作動ボタンと前記複数のスイッチとの間に存在し、前記実質的に透明なキーパッドを介して表示されるべき記号のパターンを提供する表示積層体層と、前記実質的に透明なキーパッドを介して光を放射することによって前記記号のパターンを反射によって照明する光源とを備えることができる。前記表示積層体層は、前記実質的に透明なキーパッドの上に表示されるべき記号のパターンに構成された導体パターンを有するドライバー層と、透明導体層と、前記透明導体層と前記ドライバー層の間に配置された電気的活性インク層とを備えることができる。

本発明の第２実施態様においては、照光式ボタン機構は、このボタン機構の動作に応じてボタン回路を作動させるためのスイッチ手段と、前記スイッチ手段に対応して配置された表示手段と、前記透明導体層を介して光を放射することによって前記記号のパターンを反射により照明する光源とを備えることができる。前記表示手段は、前記ボタン機構の上に表示されるべき記号のパターンに構成された導体パターンを有するドライバー層と、透明導体層と、前記透明導体層と前記ドライバー層との間に配置された電気的活性インク層とを含むことができる。

本発明の第３実施態様においては、照光式キーパッドを有する携帯型電子装置は、複数の作動ボタンを有する実質的に透明なキーパッドと、前記複数の作動ボタンのほぼ下に対応して存在する複数のスイッチと、前記複数の作動ボタンと前記複数のスイッチとの間に存在する表示積層体層と、前記実質的に透明なキーパッドを介して光を放射することによって前記記号のパターンを反射によって照明する光源とを備えることができる。前記表示積層体は、前記実質的に透明なキーパッドの上に表示されるべき記号のパターンに構成された導体パターンを有するドライバー層と、透明導体層と、前記透明導体層と前記ドライバー層との間に配置された電気的活性インク層とを含むことができる。前記光源は、前記携帯型電子装置のハウジングの下において、前記ハウジングと前記実質的に透明なキーパッドとの間に位置することができる。前記複数の作動ボタンは、前記ハウジング内の対応する複数の開口内に嵌合し得る。

本明細書は、新規かつ非自明であると見なされる本発明の特徴を明らかにする特許請求の範囲によって結論付けられるが、本発明は、図面と共に以下の記述を考察することによってより良好に理解されるものと思われる。図面において、同様の参照数字は同様の構成部品を示す。

本発明に従う一つの実施態様は、単独で使用するため、または集合的に設けられた場合に適応可能なキーパッドを提供するための、照光式の適応可能なキーパッドおよびボタン機構を提供する。ボタン機構は、二つ以上の文字または記号をボタン上に表示するのを可能にする表示手段を備えることができる。この表示手段は、ドライバー層と透明導体層との間に電気的活性インク層を有する積層体を含むことができる。ドライバー層は、種々の文字の形を有する導体要素を備える。様々な文字を形成する二組以上の導体要素を同時発生的に配置することができ、それらは、文字または記号が部分的に重なる共通導体要素を共有することができる。また、文字または記号を様々な方向に向けることができるので、種々の文字を、様々な向きを用いる動作モードを有する装置上で用いる場合、様々な方向で表示することができる。もちろん、様々な言語に対する文字がキーパッドまたはボタン上で使用される場合のように、同時に表示される文字または記号を同じ方向に向けることができ、このことは、ユーザーが好ましい文字言語セットを表示することを可能にし、この場合、すべてのキーまたはボタンは特定言語に対する文字を示す。また、光源を積層体に向けて放射することによって文字または記号を照明することができる。上述の積層体は単に典型例であることと、文字または記号を提供する他の積層体構造は本書において特許請求された概念から等しく利益を得ることができることは、本発明の意図内にあると理解されるべきである。

図２に、本発明の典型的な実施態様において使用することができる適応可能キーパッドアセンブリ１００の分解等角投影図を示す。適応可能キーパッドアセンブリ１００は、一連のスイッチ回路１０３がその上に配置されたプリント回路基板（ＰＣＢ）１０２と、ＰＣＢのスイッチ回路と対応して位置合わせされた一連のポプルドーム１０４と、ポプルドームを所定位置に保持するための接着層１０６とを備える。このアセンブリは更に、ドライバー層１０８と電気的活性インク層１１０と透明導体層１１２とで構成された表示手段を提供するための積層体１１５を備える。ドライバー層１０８はそれ自身、例えばマイラーまたはポリアミド製のフレキブル絶縁体層から構成されるラミネートである。このフレキブル絶縁体層の上に、例えば、銅または導電性インクなどの導体要素１１１が配置されている。導体要素は、適応可能キーパッドの特定のボタンまたはキーの上に表示されるべき文字または記号のセグメントを形成することができる。また、導体要素に電圧を供給するため、または導体要素を電気的に励磁するために、導体要素に接続された導電性トレース（図示せず）が存在する。これらのトレースはフレキブル絶縁体の同じ側面上に設けてもよいし、フレキブル基板の別の側面上またはフレキブル基板の内部に設けられてもよく、既知のように、例えば、メッキされたビアホールによって、フレキブル絶縁体を貫通することもできる。

電気的活性インク層は電気泳動材料とすることができ、例えば、媒体中に懸濁されているか、粒子を自由に移動させる媒体を含有する微小球の中に封入された、それぞれ反対の電荷を有する二色の粒子を含む。電気的活性インクの例は、イーインク コーポレーション（Ｅ−Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された米国特許第６，１２０，５８８号の中に示されている。帯電した表面を有する粒子は、電圧差が該粒子に印加されたときに移動する。層の上の様々なポイントに電圧差を選択的に印加することによって、それらのポイントに位置する粒子を反対側の電極に向かって移動させることによって二色を示す、すなわち、そのポイントにおいてそれらの粒子は異なる色を示す。電圧差を生じるのは、導体要素と透明導体層１１２との間においてである。透明導体層１１２は、例えば、酸化インジウム錫の層とすることができる。層全体を一つの電位に設定することができる一
方で、導体要素１１１を異なる電位に設定することができ、従って、透明導体層１１２と導体要素１１１との間に電界を生じさせることができ、これにより、該電界中の二色荷電粒子をそれに応じて移動させることができる。初めは二色荷電粒子のすべては無作為に懸濁されている。導体要素１１１と透明導体層１１２とが電気的に励磁されると、それらの間に位置する粒子は、それらの表面電荷によって決定される反対方向に移動し、導体要素１１１と透明導体層１１２との間の電気的活性インクの領域が、導体要素のパターンに対応して色を変化させて見える。一旦、その色の状態に達すると、電界を除去することができ、粒子はその位置を保持する。パターンを消すためには、反対の極性を有する電界を印加し、微小球をその初期位置まで回転させる。再び、積層体１１５は単に典型例であることと、記号または文字を提供する他の積層体構造も本発明の意図内で使用できることに留意すべきである。例えば、積層体構造は、反射コレステリック液晶表示装置のもの、エレクトロクロミック表示装置のもの、または簡単な不変印刷画像のものであってもよい。更にもう一つの代替案においては、積層体構造は、液晶表示装置によって置き換えることができ、その場合、スイッチまたはスイッチ回路は、機械的またはポプル式作用によって下方から駆動されるのではなく、タッチスクリーンにおいて一般的な透明薄膜を用いて上方から駆動される。上述したように、積層体はまた、球径がわずか０．００５０８センチメートル（０．００２インチ）の電気泳動微小球を含むイーインク製品であってもよい。このイーインク製品では、各微小球は、透明流体中に懸濁された多量の黒（負）と白（正）の顕微鏡レベルの微小粒子を含み、外部電圧が印加されると、この自由浮動粒子は極性方向へ回転され得る。

図３に、特許文献１に開示されているような照明を有さないボタン機構３００の側面断面図を示す。ここに示されたボタン機構は、図２に示されたキーパッドアセンブリと矛盾しない。ボタン機構のこの特定の実施態様は、射ｐｐン的なプリント回路基板（ＰＣＢ）３０２およびポプルスイッチ３０４のデザインを使用している。ＰＣＢは従来の方法で形成されたＰＣＢであり、スイッチ回路３０３を有している。このスイッチ回路は、ポプルスイッチ３０４がこのスイッチ回路３０３と接触したときに検出用制御回路に電気的に接続される導体である。ポプルスイッチ３０４は導電材料から形成されたドーム構造物である。ポプルドーム３０４を押下すると、ポプルドーム３０４はスイッチ回路３０３と接触して回路を完結させる。この回路は、従来のように、制御回路によって検出される。スイッチ手段と対応して配置されているのは、積層体３１５を形成する、ドライバー層３０６、電気的活性インク層３０８、および透明導体層３１０からなる表示手段である。電気的活性インク層３０８は、ドライバー層と透明導体層との間に配置されている。表示積層体３１５は可撓性を有し、ポプルドーム３０４が押し下げられるのを可能にしている。ボタン機構は、単に表示積層体３１５とポプルスイッチ３０４とで機能することができるが、好ましい実施態様においては、ボタン機構は更に、ポプルスイッチ３０４と対応するように配置された透明作動部材３１２を備え、この透明作動部材は、表示手段がポプルスイッチ３０４と透明作動部材３１２との間に位置するように配置されている。透明作動部材３１２は表示積層体３１５と接触しており、ボタンがその中に配置される装置のハウジング３１４によって所定位置に保持されている。最後に、透明作動部材３１２は、増幅効果を与えるとともに、装置ハウジングと区別した触覚を与えるために、凸状外面３１６を有することができる。

図４に、本発明による照光式のキーパッドまたはボタン機構４００の側面断面図を示す。ここに示されたボタン機構もまた、図２に示されたキーパッドアセンブリと矛盾しないが、他のキーパッドアセンブリを本発明に関して使用することができる。ボタン機構のこの特定の実施態様は、一般的なプリント回路基板（ＰＣＢ）４０２およびポプルスイッチ４０４のデザインを使用している。ＰＣＢは従来の方法で形成されたＰＣＢであり、スイッチ回路４０３を有しており、このスイッチ回路は、ポプルスイッチ３０４がこのスイッチ回路４０３と接触したときに検出用制御回路に電気的に接続される導体である。ポプル
スイッチ４０４は導電材料から形成されたドーム構造物であり得る。ポプルドーム４０４を押下すると、ポプルドーム４０４はスイッチ回路４０３と接触して回路を完結する。この回路は、従来のように、制御回路によって検出される。スイッチ手段と対応して配置されているのは、積層体３１５を形成する、ドライバー層４０６、電気的活性インク層４０８、および透明導体層４１０からなる表示手段すなわち積層体４１５である。表示手段すなわち積層体４１５の上面に、表面反射の低減および積層体の上面への機械的損傷の防止の少なくともいずれかのために、任意で防眩性（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ：ＡＧ）硬質コーティング層４２１を設けることができる。任意の硬質コーティングは、表示アセンブリの実際に活性層からの反射を最大にするか、または何の表示情報も伝えない保護表面からの反射光を低減することができる。電気的活性インク層４０８は、ドライバー層４０６と透明導体層４１０との間に配置されている。活性インク層４０８は電気泳動表示装置とコレステリック液晶表示装置との内の一つとすることができる。透明導体層４１０は酸化インジウム錫製とすることができる。ドライバー層４０６は、マイラーまたはポリアミドなどの絶縁体層から形成することができる絶縁体層上に配置された複数の導体要素を有する。この表示積層体４１５は可撓性であることが好ましく、それによりポプルドーム４０４が押し下げられることが可能となる。ボタン機構４００は、単に表示積層体４１５とポプルスイッチ４０４とで機能することができるが、好ましい実施態様においては、ボタン機構は更に、ハウジング４１４の開口４１８内にポプルスイッチ３０４と対応するように好ましく配置された透明作動部材４１２を備える。この透明作動部材は、表示手段がポプルスイッチ４０４と透明作動部材４１２との間に位置するように配置されている。透明作動部材４１２は表示積層体４１５と接触しており、ボタンがその中に配置される装置のハウジング４１４によって所定位置に保持されている。透明作動部材４１２は、増幅効果を与えるとともに、装置ハウジングと区別した触覚を与えるために、凸状外面４１６を有することができる。

再び図４を参照して、積層体４１５によって生成することができる文字または記号に効果的な照明を行うために、エレクトロルミネッセントランプ（ＥＬ）フィルム、発光ダイオード付き薄型成形プラスチック導光体、または薄膜タイプの有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスなどの光源４１７を、製品ハウジング４１４の下であって、製品ハウジング４１４と、実質的に透明なキーパッド４２０または実質的に透明なキーパッド４２０の一部であることができる透明作動部材４１２との間に配置することができる。光源の発光面の少なくとも一つは、反射表示積層体に対面していなければならない。製品ハウジング４１４の内面は凸面を有することが好ましく、光源４１７も図示のように凸面形状を有している。製品の内面および対応する光源は多くの幾何学的形状を有することができ、本発明はここに開示された典型的なデザインによって制限されるべきでないことに留意されたい。光源４１７は、実質的に透明なキーパッド４２０を介して光を放射することによって記号のパターンを反射によって照明する。実質的に透明なキーパッド４２０は更に、記号のパターンを有する領域により多く光を導光するために実質的に透明なキーパッド４２０内に形成されたバンプ４１３または他の構造物を含むことができる。このバンプ４１３（または他の構造物）は、光源４１７のほぼ下に設けることができる。この開示された構造物は、反射表示装置のキー記号領域上を照明する光を最大にすることが好ましく、反射光は、暗い環境における記号または文字の可読性を向上する。表示装置表面と光源（例えばＥＬ膜または他の引用例）との間の仕切りは、記号または文字のより良好な照明のためと、光源からのより良好な電力性能を得るために最適化することができる。

このように、本発明は照光式のキーパッドおよびボタン機構を提供する課題を解決する。本発明の好ましい実施態様を説明したが、本発明はこれに限定されないことは明らかである。数多くの変更、変形例、代用物、および同等物が、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の精神と範囲から逸脱することなしに、当業者の心に浮かぶであろう。更に、上記説明は例示のためだけのものであって、特許請求の範囲に述べられたものを除
き、いかなる点においても本発明を制限するものではない。

既存のキーパッド照明スキームの側面断面図。 本発明に従って使用することができる適応可能キーパッドアセンブリの分解等角投影図。 照明されない既存のボタン機構の側面断面図。 本発明による照光式適応キーパッドの側面断面図。

Claims (10)

1. 複数の作動ボタンを有する実質的に透明なキーパッドと、
   前記複数の作動ボタンのほぼ下に対応して存在する複数のスイッチと、
   前記複数の作動ボタンと前記複数のスイッチとの間に存在し、前記実質的に透明なキーパッドを介して表示されるべき記号のパターンを提供する表示積層体層と、
   前記実質的に透明なキーパッドを介して光を放射することによって前記記号のパターンを反射によって照明する光源とを備えることを特徴とする照光式キーパッド。
2. 前記表示積層体は、前記実質的に透明なキーパッド上に表示されるべき記号のパターンに構成された複数の導体要素を備えた導体パターンを有するドライバー層と、透明導体層と、前記透明導体層と前記ドライバー層との間に配置された電気的活性インク層とを備える反射表示積層体であることを特徴とする請求項１に記載の照光式キーパッド。
3. 前記光源は、エレクトロルミネッセントランプ膜と、発光ダイオード付き薄型成形プラスチック導光体と、薄膜型有機発光ダイオードデバイスとのうちから選択されることを特徴とする請求項１に記載の照光式キーパッド。
4. 前記光源の少なくとも一つの発光面が前記表示積層体に対面していることを特徴とする請求項３に記載の照光式キーパッド。
5. 前記光源は、製品ハウジングの下方において、該製品ハウジングと前記実質的に透明なキーパッドとの間に配置され、前記製品ハウジングの少なくとも一部は凸面を有し、前記照明光源の少なくとも一部も凸面形状を有することを特徴とする請求項３に記載の照光式キーパッド。
6. 前記実質的に透明なキーパッドは更に、前記記号のパターンを有する領域により多くの光を導光するために前記実質的に透明なキーパッド内に形成されたバンプまたは他の構造物を備えることを特徴とする請求項１に記載の照光式キーパッド。
7. 前記バンプまたは他の形成構造物は前記光源のほぼ下に存在することを特徴とする請求項６に記載の照光式キーパッド。
8. 前記実質的に透明なキーパッドの上の前記複数の作動ボタンのそれぞれは凸状外面を備えることを特徴とする請求項１に記載の照光式キーパッド。
9. 前記複数のスイッチは前記複数の作動ボタンのほぼ下に対応して存在する複数のポプルスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の照光式キーパッド。
10. 前記活性インク層は、十分な柔軟性を有する、電気泳動表示装置、コレステリック液晶表示装置、エレクトロクロミック表示装置、および他の種類の反射表示装置の内の一つであり、前記透明導体層は酸化インジウム錫であり、前記ドライバー層は、複数の導体要素がその上に配置された、マイラーまたはポリアミドのような絶縁体層であることを特徴とする請求項９に記載の照光式キーパッド。

Images