КЛАВИАТУРА И УЗЕЛ КЛАВИАТУРЫ Российский патент 2008 года по МПК G06F3/02 H01H13/70 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к клавиатуре, используемой в портативном терминале, и более конкретно, к клавиатуре и узлу клавиатуры, имеющему панель световода.

Уровень техники

Клавиатура, используемая в портативном терминале, обычно включает в себя пластину эластичной клавиатуры, множество кнопок, образованных на верхней поверхности эластичной клавиатуры, с символами, напечатанными на их верхней поверхности, соответственно и множество выступов (или силовых приводов), образованных на нижней поверхности эластичной клавиатуры. Этот тип портативного терминала обычно имеет около 15-20 светоизлучающих приборов, служащих в качестве обратного света клавиатуры.

Фиг.1 является видом в разрезе, показывающим узел клавиатуры согласно известному уровню техники. Как показано, узел 100 клавиатуры включает в себя клавиатуру 110, переключательную панель 150 и множество светоизлучающих диодов (СИД) 170.

Клавиатура 110 включает в себя эластичную клавиатуру 120, имеющую форму пластины, множество кнопок 140, образованных на верхней поверхности 122 эластичной клавиатуры 120, с символами, числами и т.д., напечатанными на их верхней поверхности, соответственно и множество выступов 130, образованных на нижней поверхности 124 эластичной клавиатуры 120, которая является противоположной к верхней поверхности 122 эластичной клавиатуры 120. Каждый из выступов 130 выровнен с центральной частью соответствующей кнопки 140. Эластичная клавиатура 120 имеет множество пазов 126, образованных на ее нижней поверхности 124. Пазы 126 расположены вокруг соответствующих выступов 130 для того, чтобы помешать СИД 170 создавать помехи с выступами 130.

Переключательная панель 150 имеет печатную плату (ПП) 155 в форме пластины и множество переключателей 160, образованных на верхней поверхности ПП 155, направленных в сторону клавиатуры 110. Каждый переключатель состоит из проводящего контактного элемента 162 и проводящего колпака 164, полностью покрывающего контактный элемент 162.

Множество СИД 170 смонтировано на верхней поверхности ПП 155, и каждый СИД 170 расположен таким образом, чтобы покрываться соответствующим пазом 126 эластичной клавиатуры 120.

Когда пользователь нажимает на одну из кнопок 140, часть клавиатуры 110, расположенная под нажатой кнопкой 140, деформируется по направлению к переключательной панели 150. В результате один из выступов 130, соответствующий деформируемой части, нажимает на соответствующий колпак 164, тем самым обеспечивая электрический контакт с соответствующим контактным элементом 162.

Из-за работы переключателей 160 вблизи СИД 170 не должны быть расположены под соответствующими кнопками 140. Свет, выдаваемый от соответствующих СИД 170, проходит через эластичную клавиатуру 120 и освещает соответствующие кнопки 140 под косым (непрямым) углом. В результате кнопки 140 слабо освещаются неоднородным образом. В частности, центр каждой кнопки 140 выглядит темнее, а ее периферия выглядит ярче. Если для повышения однородного освещения кнопок 140 устанавливают больше СИД, то потребление мощности и издержки производства возрастают.

Раскрытие изобретения

Соответственно, данное изобретение было осуществлено для решения вышеупомянутых проблем, возникающих в известном уровне техники, и обеспечивает дополнительные преимущества, посредством обеспечения клавиатуры и узла клавиатуры, способного реализовать высокую и однородную яркость, при меньшем потреблении мощности и меньших издержках.

В одном варианте осуществления обеспечена клавиатура, включающая в себя панель световода, через внутренность которой распространяется свет; пленку, расположенную на верхней поверхности панели световода и имеющую по меньшей мере одну кнопку, расположенную на ее верхней поверхности; и по меньшей мере одну отражательную структуру, фиксированно расположенную относительно панели световода для отражения части света, который распространяется через внутренность панели световода по направлению к кнопке.

В другом варианте осуществления обеспечен узел клавиатуры, включающий в себя клавиатуру, имеющую панель световода, через внутренность которой распространяется свет, и пленку, расположенную на верхней поверхности панели световода, по меньшей мере с одной кнопкой, расположенной на верхней поверхности пленки, и переключательную панель, имеющую по меньшей мере один переключатель, образованный на ее верхней поверхности, который направлен к клавиатуре, в которой при нажатии кнопки часть клавиатуры, деформируемая по направлению к переключательной панели, нажимает на переключатель.

Еще в одном варианте осуществления обеспечен портативный терминал, включающий в себя переключательную панель, имеющую по меньшей мере один переключатель, расположенный на ее верхней поверхности; клавиатуру, имеющую панель световода с верхней, нижней и боковыми поверхностями; и по меньшей мере один светоизлучающий прибор, расположенный примыкающим по меньшей мере к одной из боковых поверхностей панели световода, где клавиатура включает в себя пленку, расположенную на верхней поверхности панели световода и имеющую по меньшей мере одну кнопку, расположенную на ее верхней поверхности и по меньшей мере одну отражательную структуру, локально образованную на панели световода для отражения части света, который распространяется через внутренность панели световода по направлению к кнопке.

Краткое описание чертежей

Вышеупомянутые особенности и преимущества данного изобретения явствуют из следующего подробного описания, взятого в сочетании с сопутствующими чертежами, в которых

фиг.1 является видом в разрезе, показывающим узел клавиатуры согласно известному уровню техники;

фиг.2 является видом в разрезе, показывающим узел клавиатуры согласно первому варианту осуществления данного изобретения;

фиг.3 является видом сверху, кратко показывающим часть узла клавиатуры, показанного на фиг.2;

фиг.4 является видом сверху, кратко показывающим часть узла клавиатуры согласно второму варианту осуществления данного изобретения; и

фиг.5 является видом сверху, показывающим пример для сравнения со вторым вариантом осуществления данного изобретения.

Осуществление изобретения

Далее варианты осуществления данного изобретения будут описаны со ссылкой на сопутствующие чертежи. С целями ясности и простоты подробное описание известных функций и конфигураций, включенных здесь, опущено для того, чтобы избежать неясности в описании сущности данного изобретения.

Фиг.2 является видом в разрезе, показывающим узел клавиатуры согласно первому варианту осуществления данного изобретения, а фиг.3 является видом сверху, кратко показывающим часть узла клавиатуры.

На фиг.2 узел 200 клавиатуры включает в себя клавиатуру 210, переключательную панель 250, обращенную к клавиатуре 210, по меньшей мере один светоизлучающий прибор 290 и вторую ПП 280.

Клавиатура 210 включает в себя панель 220 световода, пленку 247, множество кнопок 245, множество выступов 240 и множество отражательных структур 230 (указанных сплошными треугольниками).

Панель 220 световода направляет свет, связанный с ее внутренностью. Связанный свет распространяется от боковой поверхности панели 220 световода к ее противоположной боковой поверхности. Панель 220 световода может иметь любую форму, такую как четырехугольник. Свет, связанный с внутренностью панели 220 световода, распространяется в панель 220 световода из-за полного отражения в интерфейсе между панелью 220 световода и внешним воздушным слоем. Панель 220 световода имеет эластичность, так что кнопки 245 при нажатии могут вернуться в первоначальное положение. А именно, панель 220 световода имеет свойства самовосстановления, так что она может восстановить первоначальную форму после деформации и после управления кнопками 245 вернуть их в первоначальное положение.

Стандартные панели световода изготавливаются способом литья под давлением с использованием поликарбоната или смолы на основе акрила, которая имеет высокий коэффициент прохождения для видимых лучей. Они имеют низкий модуль Юнга, плохие свойства эластичного восстановления и высокую жесткость. Это делает сложным получение хорошего ощущения щелчка кнопки при нажатии кнопок. Также при нажатии кнопки примыкающие кнопки могут ошибочно управляться вместе (интерференция среди кнопок). Кроме того, после повторной операции может легко произойти постоянная деформация.

Следовательно, панель 220 световода согласно данному изобретению сделана из высокопрозрачного эластомерного материала, предпочтительно полиуретана или силикона, который имеет низкую жесткость, высокий модуль Юнга, великолепные свойства эластичного восстановления и высокий оптический коэффициент прохождения для того, чтобы обеспечить хорошее ощущение щелчка кнопки, подавить интерференцию среди кнопок 245 и избежать постоянной деформации даже после повторной операции.

Пленка 247 расположена на верхней поверхности панели 220 световода, и она имеет множество кнопок 245, расположенных на ее верхней поверхности. Периферия пленки 247 присоединена к периферии панели 220 световода с использованием адгезионного элемента 249 для связывания и поддержания верхнего воздушного слоя между пленкой 247 и панелью 220 световода. Также имеется нижний воздушный слой под панелью 220 световода, и он мешает свету, который, как предполагается, освещает кнопки 245, утекать через адгезионный элемент 249. Свет распространяется между интерфейсами между панелью 220 световода и верхним и нижним воздушными слоями из-за полного отражения. Если условие полного отражения не поддерживается в интерфейсе между панелью 220 световода и адгезионным элементом 249, то может произойти ненужная утечка света. Адгезионный элемент 249 предпочтительно расположен на периферии панели 220 световода, так как остальная часть света, которая не используется для освещения кнопок 245, достигает периферии панели 220 световода. Пленка 247 предпочтительно имеет такие свойства поверхности, что она не присоединена к верхней поверхности панели 220 световода, так как если центр пленки 247, имеющей кнопки, расположенные на ней, присоединен к верхней поверхности панели 220 световода, то никакой воздушный слой не может поддерживаться между панелью 220 световода и пленкой 247. С этой целью поверхность пленки 247 может быть сделана шероховатой или покрыта освобождающим агентом для обеспечения поверхности скольжением. Кроме того, часть верхней поверхности пленки 247, которая не имеет кнопки 246, расположенной на ней, может быть подвергнута печатанию для того, чтобы помешать свету выходить из частей, отличных от кнопок 245.

Пленка 247 может быть сделана из высокопрозрачного эластомерного материала, предпочтительно полиуретана или силикона, который имеет низкую жесткость, высокий модуль Юнга, великолепные свойства эластичного восстановления и высокий оптический коэффициент прохождения.

Когда вся пленка 247 присоединена к верхней поверхности панели 220 световода, показатель преломления пленки 247 устанавливается ниже, чем показатель преломления панели 220 световода, и поверхность присоединения (или нижняя поверхность) пленки печатается или покрывается слоем, который сделан из материала, имеющего высокий коэффициент отражения, для минимизации ненужной потери света.

Множество кнопок 245 помещено на верхней поверхности пленки 247 и имеет символы, числа и т.д., напечатанные на ее верхней поверхности соответственно. Каждая кнопка 245 может быть присоединена к верхней поверхности пленки 247 посредством адгезионного элемента или может быть сформована как интегральное целое с пленкой 247. Каждая кнопка 245 может быть сделана из того же материала, что и пленка 247, или сделана из поликарбоната или смолы на основе акрила. Каждая кнопка 245 может иметь любую форму, такую как круговой столб или эллиптический столб.

Множество выступов 240 помещено на нижнюю поверхность 224 панели 220 световода, которая является противоположной к верхней поверхности 222 панели 220 световода. Выступы 240 могут быть сформованы в одном куске с панелью 220 световода с использованием материала, идентичного или отличающегося от материала панели 220 световода. Альтернативно выступы 240 могут быть образованы отдельно и присоединены к нижней поверхности 224 панели 220 световода. Каждый выступ 240 может иметь любую форму, такую как усеченный конус или трапециевидный шестигранник. Каждый выступ 240 выровнен под соответствующей кнопкой 245 (в направлении толщины узла 200 клавиатуры или в перпендикулярном направлении к верхней поверхности первой ПП 260).

Клавиатура 210 имеет множество отражательных структур 230, образованных на нижней поверхности панели 220 световода для отражения части света, который распространяется в панель 220 световода, по направлению к соответствующим кнопкам 245 соответственно. Если необходимо, каждая отражательная структура 230 может быть образована на верхней поверхности панели 220 световода или помещена между панелью 220 световода и соответствующим выступом 240. Каждая отражательная структура 230 образована в выступе 240 и вокруг него, помещенного в точности под соответствующей кнопкой 245 для однородного освещения ее. Во всей клавиатуре 210 плотность или размер отражательных структур, помещенных ближе к светоизлучающему прибору 290, отличается от плотности или размера отражательных структур, помещенных дальше от светоизлучающего прибора 290. Это сделано для однородной настройки общего распределения количества света, выходящего от верхней стороны панели 220 световода независимо от расстояния от светоизлучающего прибора 290. Например, когда количество света, выходящего от положений, более близких к светоизлучающему прибору 290, является большим, плотность отражательных структур, более близких к светоизлучающему прибору 290, устанавливается более низкой. Когда количество света, выходящего от положений, более далеких от светоизлучающего прибора 290, является меньшим, плотность отражательных структур, более далеких от светоизлучающего прибора, устанавливается более высокой. Таким образом, распределение количества выходящего света, в частности общее распределение освещения кнопок 245, может быть однородным и ярким.

Центральная часть 232 каждой отражательной структуры 230 образована на нижней поверхности соответствующего выступа 240, и ее периферическая часть 234 образована вокруг выступа 240. Как показано, свет, распространяющийся в панель 220 световода из-за полного отражения, падает на отражательные структуры 230. Большая часть света, диффузно отраженного отражательными структурами 230 по направлению к кнопке 245, не может удовлетворять условию полного отражения (когда угол падения меньше критического угла) и проходит через пленку 247 и соответствующую кнопку 245 наружу. Кроме того, свет, проходящий через отражательные структуры 230 без диффузного отражения, и часть диффузно отраженного света, удовлетворяющего условию полного отражения, непрерывно распространяются внутри панели 220 световода, давая вклад в освещение других кнопок. Таким образом, каждая отражательная структура 230 вызывает диффузное отражение и использует только часть падающего света для освещения соответствующей кнопки 245, а остальная часть используется для освещения других кнопок. Кроме того, отражательные структуры 230 обеспечивают однородное освещение кнопки 245 посредством диффузного отражения в произвольном направлении. Предпочтительно, отражательные структуры 230 образованы царапанием или печатанием.

Переключательная панель 250 включает в себя первую ПП 260 и лист 270 колпака.

Первая ПП 260 имеет множество проводящих контактных элементов 265, образованных на ее верхней поверхности, которые составляют переключатели 265 и 275 вместе с соответствующими колпаками 275. Переключатели 265 и 275 выровнены под соответствующими выступами 240.

Лист 270 колпака присоединен к верхней поверхности первой ПП 260 и имеет множество полусферических проводящих колпаков 275, которые полностью покрывают соответствующие контактные элементы 265.

Когда пользователь нажимает одну из кнопок 245, часть клавиатуры 210, расположенная под нажатой кнопкой 245, деформируется по направлению к переключательной панели 250. В результате один из выступов 240, соответствующий деформированной части, нажимает на соответствующий колпак 275, который затем создает электрический контакт с соответствующим контактным элементом 265. Когда панель 220 световода сделана из эластомерного материала, она имеет вязкую поверхность и колпаки 275, вероятно, будут присоединены к нижней поверхности панели 220 световода. Следовательно, поверхность каждого колпака 275 может быть сделана шероховатой или покрыта освобождающим агентом для того, чтобы обеспечить поверхность скольжением.

Вторая ПП 280 присоединена к периферии нижней поверхности 224 панели 220 световода. Светоизлучающий прибор 290 смонтирован на верхней поверхности второй ПП 280 с ее светоизлучающей поверхностью, обращенной к боковой поверхности панели 220 световода. Свет, выходящий из светоизлучающего прибора 290, связывается с внутренностью панели 220 световода через ее боковую поверхность. Вторая ПП 280 может быть сделана из стандартной гибкой ПП (ГПП), и светоизлучающим прибором может быть стандартный СИД.

В данном варианте осуществления вторая ПП 280 может быть удалена, а периферическая часть панели 220 световода может простираться с наклоном к верхней поверхности первой ПП 260 в форме клина. Светоизлучающий прибор 290 затем монтируют на верхнюю поверхность первой ПП 260.

Альтернативно вторая ПП 280 может быть удалена, и периферическая часть панели 220 световода может быть изогнута таким образом, что она простирается до верхней поверхности первой ПП 260. Светоизлучающий прибор 290 затем монтируют на верхней поверхности первой ПП 260.

Фиг.4 является видом сверху, кратко показывающим часть узла клавиатуры согласно второму варианту осуществления данного изобретения, а фиг.5 является видом сверху, показывающим сравнительную иллюстрацию, показывающую преимущества второго варианта осуществления данного изобретения. Узел клавиатуры имеет конструкцию, подобную конструкции узла клавиатуры, показанной на фиг.2, за исключением того, что она имеет диффузионный элемент 330 на боковой поверхности панели 220' световода. Следовательно, одним и тем же компонентам приданы одни и те же ссылочные позиции, а их повторное описание будет опущено во избежание избыточности.

На фиг.5 пленка 247 была удалена из увеличенной части А (окруженной пунктирными линиями) для лучшего понимания данного изобретения. Как показано, свет, выходящий из светоизлучающих приборов 290, связывается с внутренностью панели 220 световода через ее боковую поверхность. Каждый светоизлучающий прибор 290 имеет заданный угол излучения, который создает затемненные области 310, которые не достигает свет, на обеих сторонах каждого светоизлучающего прибора 290.

На фиг.4 пленка 247 была удалена из увеличенной части В (окруженной пунктирными линиями) для лучшего понимания данного изобретения. Как показано, панель 220' световода имеет зубчатый диффузионный элемент, помещенный на ее боковой поверхности. Диффузионный элемент 330 имеет структуру массива призм и обращен к светоизлучающим приборам 290. Следовательно, свет, падающий на диффузионный элемент 330 от каждого светоизлучающего прибора 290, рассеивается диффузионным элементом 330 и приводит к тому же эффекту, что и эффект расширяющегося угла излучения светоизлучающего прибора 290. В результате затемненные области 320 на обеих сторонах каждого светоизлучающего прибора 290 существенно уменьшены. Диффузионный элемент 330 делает возможным получение более однородной яркости всей клавиатуры 210' при минимизации затемненных областей 320, даже когда светоизлучающие приборы 290 расположены ближе к боковой поверхности панели 220' световода.

Как упоминалось выше, клавиатура и узел клавиатуры согласно данному изобретению являются выгодными в том, что эластичная панель световода, помещенная между кнопками и выступами, делает возможным освещение кнопок однородно и ярко и снижает число светоизлучающих приборов, потребление мощности и издержки производства.

Хотя изобретение было показано и описано со ссылкой на его определенные предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что в нем могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях не выходя за рамки сущности и объема изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.

Клавиатура включает в себя панель световода, через внутренность которой распространяется свет, пленку, расположенную на верхней поверхности панели световода и имеющую по меньшей мере одну кнопку, расположенную на ее верхней поверхности, и по меньшей мере одну отражательную структуру, фиксированно установленную относительно панели световода для отражения части света, который распространяется через внутренность панели световода, по направлению к кнопке. Технический результат - повышение равномерности и яркости освещения кнопок. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Узел клавиатуры, содержащий клавиатуру, имеющую панель световода для распространения через нее света от одной боковбй поверхности панели световода к другой боковой поверхности панели световода, расположенной напротив первой боковой поверхности, пленку, расположенную на верхней поверхности панели световода по меньшей мере с одной кнопкой, обеспеченной на верхней поверхности пленки, по меньшей мере один выступ, образованный на нижней поверхности панели световода, и по меньшей мере одну отражательную структуру, локально образованную на панели световода, чтобы отражать часть света, распространяемого в направлении кнопки, при этом пленка и панель световода разнесены относительно друг друга; по меньшей мере один светоизлучающий прибор, обращенный к боковой поверхности панели световода, обеспечивающий свет во внутреннее пространство панели световода; и переключательную панель, имеющую по меньшей мере один переключатель, образованный на ее верхней поверхности, которая обращена к клавиатуре, в которой при нажатии кнопки, часть панели световода деформируется по направлению к переключательной панели для активации переключателя; при этом панель световода приспособлена для возврата кнопки в первоначальное положение после управления кнопкой, и при этом отражательная структура образована на нижней поверхности панели световода вокруг выступа.2. Узел клавиатуры по п.1, в котором светоизлучающий прибор установлен на верхней поверхности переключательной панели, светоизлучающая поверхность которого обращена во внутреннее пространство панели световода.3. Узел клавиатуры по п.1, в котором переключатель содержит проводящий контактный элемент и проводящий колпак, покрывающий контактный элемент.4. Узел клавиатуры по п.1, в котором пленка выполнена из прозрачного эластомерного материала.5. Узел клавиатуры по п.4, в котором пленка выполнена из полиуретана или силикона.6. Узел клавиатуры по п.1, в котором пленка прикреплена к верхней поверхности панели световода адгезионным элементом.7. Узел клавиатуры по п.1, в котором кнопка выступает из верхней поверхности пленки.8. Узел клавиатуры по п.1, в котором между центральной частью пленки и панелью световода обеспечен воздушный слой.9. Узел клавиатуры по п.1, в котором панель световода выполнена из прозрачного эластомерного материала.10. Узел клавиатуры по п.9, в котором панель световода выполнена из полиуретана или силикона.11. Узел клавиатуры по п.1, который также содержит диффузионный элемент, расположенный на боковой поверхности панели световода, который обращен к светоизлучающему прибору, для рассеяния падающего света от светоизлучающего прибора.12. Узел клавиатуры по п.1, в котором отражательная структура образована в выступе и вокруг него.13. Узел клавиатуры по п.1, в котором отражательная структура образована между поверхностью панели световода и выступом.14. Узел клавиатуры по п.1, в котором отражательная структура приспособлена вызывать диффузионное отражение.15. Узел клавиатуры по п.1, в котором панель световода имеет самовосстанавливающие свойства, обеспечивающие после деформации восстановление ее первоначальной формы.16. Узел клавиатуры по п.1, в котором панель световода выполнена из полиуретана или смолы на основе акрила.17. Узел клавиатуры по п.1, в котором к периферии нижней поверхности панели световода прикреплена печатная плата.18. Узел клавиатуры по п.1, в котором к периферийная часть панели световода простирается под плоским углом к верхней поверхности переключательной панели и светоизлучающий прибор установлен на верхней поверхности переключательной панели.19. Узел клавиатуры по п.1, в котором интенсивность отражательных структур, которые ближе к светоизлучающему прибору, устанавливается более низкой, и интенсивность отражательных структур, которые отдалены от светоизлучающего прибора, устанавливается более высокой для равномерного распределения света по всей верхней стороне панели световода.20. Портативный терминал, содержащий узел клавиатуры в соответствии с любым из пп.1-19.