安置有光產(chǎn)生源的鍵盤背后照明的制作方法
【專利說明】安置有光產(chǎn)生源的鍵盤背后照明
[0001]優(yōu)先權(quán)要求和對相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請根據(jù)美國法典第35卷119節(jié)第e款第I條要求下面的美國臨時申請的利益:2013年6月12日提交的61/834,406; 2013年6月12日提交的61/834,418; 2013年6月13日提交的 61/834,669 ； 2013年6 月 14 日提交的 61/835，504 ； 2013年 6 月 17 日提交的 61/836,086; 2013年6月18日提交的61/836，632 ； 2013年6月19日提交的61/837，132; 2013年10月23日提交的61/894,824; 2013年11 月 13 日提交的61/903,396;以及2013年11 月 26 日提交的61/909,290，這些申請?zhí)卮送ㄟ^引用被全部并入。
【背景技術(shù)】
[0003]由于桌上型計算機(jī)的便攜性、連接性、靈活性和能力等等，很多人頻繁地且實際上每天使用膝上型計算機(jī)。一般膝上型計算機(jī)和移動設(shè)備(例如智能電話)的鍵盤是薄的、重量輕的和緊湊的。
[0004]不幸的是，鍵盤的常規(guī)背后照明增加了總體鍵盤組件的復(fù)雜性，例如額外的厚度。
[0005]圖1示出膝上型計算機(jī)或其它移動計算設(shè)備的一般鍵盤組件100的分解圖。這樣的組件也被稱為鍵盤疊層。這個組件100的主要部件被示出而沒有很多細(xì)節(jié)。圖1的主要目的是顯示在膝上型計算機(jī)或移動設(shè)備的一般鍵盤組件100的主要部件之間的關(guān)系。
[0006]參考圖1和2，鍵盤組件100包括下面的主要部件層(從頂?shù)降?:鍵層102、鍵盤機(jī)械層104、傳感器層106、背板層108和光板層110。
[0007]鍵層102包括例如在一個或多個在鍵頂210周圍的頂部座圈。在鍵層102之下的是鍵盤機(jī)械層104。一般，這個層104包括鍵壓功能部件，例如耐受和返回結(jié)構(gòu)220以及水準(zhǔn)測量結(jié)構(gòu)230。耐受和返回結(jié)構(gòu)220的部件常常包括可折疊彈性體柱塞(即“橡膠圓頂”)。類似地，水準(zhǔn)測量結(jié)構(gòu)230常常包括剪刀形機(jī)構(gòu)232、244等。下面關(guān)于圖2更多地討論鍵盤機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0008]在鍵盤機(jī)械層104之下的是傳感器層106。傳感器層106的目的是檢測一個或多個鍵200的鍵壓。為了那個目的，它具有電子電路(例如一個或多個傳感器260)以感測通過用戶的鍵200的向下按壓。最常見類型的傳感器260利用在每個鍵之下的導(dǎo)電或接觸開關(guān)。也可使用其它感測技術(shù)(例如電容和電阻)。傳感器層106也常常被稱為“鍵開關(guān)”層或“傳感器膜，，層。
[0009]常規(guī)鍵盤組件100—般利用至少三個基底的傳感器膜層106和一個或多個基于導(dǎo)電的開關(guān)260來檢測鍵下陷。第一基底和第二基底每個具有接觸開關(guān)電路。第一和第二基底由布置在其間的第三非導(dǎo)電基底分離。在這兩個導(dǎo)電基底之間的非導(dǎo)電基底具有穿過其的允許每個導(dǎo)電基底的鍵下接觸以在鍵壓時蹦在一起的孔。這個動作使開關(guān)260閉合并指示鍵壓。
[0010]與鍵盤組件100相關(guān)的控制器(未示出)檢測到特定的鍵200被按壓并將那個信息發(fā)送到處理器或其它計算設(shè)備。當(dāng)然，其它鍵盤組件100可使用不同的鍵壓檢測技術(shù)，例如電容和電阻。
[0011]鍵盤機(jī)械結(jié)構(gòu)230附接到背板層108的剛性背板240。一般，這樣的背板(Sr背襯”)由堅固的材料如鋼、鋁或其它金屬制成。在背板層108之下的是光板層110。
[0012]光板層110的光板270(即光導(dǎo)板或光導(dǎo))可使用常規(guī)發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光體。一般，在鍵盤組件100的外邊緣上并遠(yuǎn)離鍵200本身安裝LED。來自LED的光經(jīng)由光導(dǎo)板270被引導(dǎo)到鍵盤100的內(nèi)部。在鍵之下的擴(kuò)散器(例如刻蝕點或模式)捕捉光并在每個鍵之下擴(kuò)散它。因此，在具有弱光或沒有光的區(qū)域中，在鍵盤100的鍵200上的圖標(biāo)符號可通過從光導(dǎo)板270發(fā)射的光被看到，從而便于操作。
[0013]通常，常規(guī)光板層110具有到鍵盤100的一個或多個邊緣的光產(chǎn)生部件(例如LED)，使得它不在任何實際鍵200之下。那個光產(chǎn)生部件是厚的，因為它通常包括柔性印刷電路(FPC)，其包含常規(guī)LED。
[0014]常規(guī)光板層110設(shè)計成通過擴(kuò)散器擴(kuò)散它的光導(dǎo)的光。擴(kuò)散器可以是一系列不均勻間隔開的隆起部分、刻蝕點或某個不均勻的模式以使光導(dǎo)270的光散射。隆起部分的密度根據(jù)擴(kuò)散方程更遠(yuǎn)離光源而增加。所擴(kuò)散的光然后行進(jìn)到擴(kuò)散器的任一側(cè)。光板270的前部面對實際期望目標(biāo)，其為鍵的下側(cè)。光板270的背部具有反射器以向后朝著鍵頂210的下側(cè)反射否則浪費的光。
[0015]常規(guī)光板層110具有三個基底(從頂?shù)降?:Mylar掩模基底、光導(dǎo)基底和反射器基底。Mylar掩?；籽诒捂I網(wǎng)。光導(dǎo)基底是由光導(dǎo)(例如光路徑)和在鍵之下擴(kuò)散光導(dǎo)上的光的擴(kuò)散器組成的透明材料(例如硅)。反射器基底向上朝著上面的鍵反射光。反射器基底有時由鋁箔、有時僅僅由染成白色的表面制成，或如在3M Vikuiti ESR中的由交替的低和高折射率的數(shù)百個聚合物層組成。常規(guī)光板層110是大約0.25-0.5mm厚。
[0016]圖2示出一般計算機(jī)系統(tǒng)的常規(guī)鍵盤100的簡化鍵組件(“鍵”)200的側(cè)立視圖。鍵組件200的部件并不按比例顯示。此外，它們并不以對其它部件的尺寸和厚度的正確的相對比例示出。更確切地，部件以所描述的鍵盤疊層的順序并關(guān)于彼此的關(guān)系示出。
[0017]拆卸到最基本的要素，常規(guī)鍵組件200包括鍵蓋210(例如健頂)、可折疊彈性體柱塞(即“橡膠圓頂” )220、剪刀形機(jī)構(gòu)230、剛性底座240、鍵開關(guān)傳感器260和光板270。
[0018]鍵盤組件100的層以下面的方式對應(yīng)于這個鍵組件200:
[0019].鍵層102包括鍵蓋210(—般厚度是0.3-0.5mm);
[0020].鍵機(jī)械層104包括橡膠圓頂220和剪刀形機(jī)構(gòu)230(—般厚度是1.5-2.5mm);
[0021].傳感器層106包括鍵開關(guān)傳感器260(—般厚度是.25mm);
[0022].背板層108包括底座240(—般厚度是0.25-0.5mm);
[0023].光板層110包括光板270(—般厚度是0.25-0.5mm)。
[0024]在她按下鍵200以嚙合在鍵頂210之下的鍵開關(guān)傳感器260的同時，橡膠圓頂220向用戶提供熟悉的彈鎖感覺。剪刀形機(jī)構(gòu)230的主要目的是在它的鍵壓期間對鍵頂210進(jìn)行水準(zhǔn)測量。
[0025]一般，剪刀形機(jī)構(gòu)230包括將鍵蓋210連接到底座240和/或鍵盤100的主體的至少一對互鎖剛性(例如塑料或金屬)槳葉(232、234)。當(dāng)鍵蓋210沿著它的垂直路徑行進(jìn)時，互鎖槳葉232、234以“剪刀”狀方式移動，如由Z方向箭頭250指示的。當(dāng)用戶按壓它時，剪刀形機(jī)構(gòu)230的布置減小鍵蓋210的擺動、搖動或傾斜。
[0026]如可在兩個組件(100和200)中看到的，來自光板270(例如光板層110)的光必須穿過很多障礙物以到達(dá)鍵蓋210之下并最終照亮鍵210的透明或半透明圖標(biāo)符號(例如“A”或“Shift”)。障礙物包括背板層108、傳感器層106、鍵盤機(jī)械層104(例如橡膠圓頂220和剪刀形機(jī)構(gòu)230)和在鍵蓋210本身之下的其它結(jié)構(gòu)。
[0027]在常規(guī)鍵盤100中，窄的沒有障礙的路徑被設(shè)計在每個鍵210之下以幫助每個鍵200的照明不足。在背板240中打孔。清楚的窗口戰(zhàn)略地放置在傳感器層106中。當(dāng)然，在光板270中的擴(kuò)散蝕刻版放置在鍵200之下的那些窄路徑之下。
[0028]當(dāng)然，這些窄的沒有障礙的路徑影響鍵盤疊層100的其它部件的設(shè)計和功能。太多的孔危害背板層108的剛性。鍵盤機(jī)械結(jié)構(gòu)220、230的布置不能在不危害它的功能和持久性的情況下被調(diào)節(jié)得太多。
[0029]減少障礙的一個明顯的選擇是將光板層110在疊層100中放置得更高，例如在背板層108之上或在傳感器層106之上。然而，使用常規(guī)材料，這不能被實現(xiàn)。
[0030]雖然未示出，鍵盤組件100包括垂直支承結(jié)構(gòu)。為了向整個鍵盤100提供結(jié)構(gòu)支持，垂直支承結(jié)構(gòu)附接背板層108。背板層108又附接到設(shè)備本身的殼體。
[0031]由于垂直支承結(jié)構(gòu)，光板層110在傳統(tǒng)上放置在背板層108之下而不是在它之上。當(dāng)孔或至少具有穿過其的最少的孔時。在背板層108之上，光板層110必須具有幾個孔，垂直支承件穿過這些孔。
[0032]簡而言之，常規(guī)光板270的功能由于具有孔而極大地危害?？讓⑶懈罨蛎黠@重定向在光板270中的光導(dǎo)。額外的孔需要光導(dǎo)的更多重定向并對這樣的光導(dǎo)限制在板270上可用的基板面。在光導(dǎo)中的每個彎曲泄漏光。
[0033]總的來說，這減小了最終到達(dá)每個鍵200的光的量。遠(yuǎn)離LED的鍵200被影響地最多。實際上，孔的數(shù)量和放置可導(dǎo)致很少或沒有光到達(dá)特別遠(yuǎn)離LED的鍵200。
[0034]美國專利5，746，493的背景說明這個大約常規(guī)的光導(dǎo)及其問題:
[0035]用于透射用于照亮設(shè)備中的顯示器和鍵盤的光的光導(dǎo)或光導(dǎo)體一般被形成為半透明材料的平面元件。光導(dǎo)通常被定位為在設(shè)備的顯示面板的一側(cè)和鍵盤上的層。光源一一一般是LED—一沿著光導(dǎo)的邊緣被定位，且在它之內(nèi)發(fā)射的光被擴(kuò)散并由光導(dǎo)分布到顯示器和鍵盤。
[0036]在常規(guī)光導(dǎo)中的問題是，光不均勻地分布，且顯示面板和鍵相應(yīng)地不均勻地被照亮。亮和暗區(qū)域因此導(dǎo)致有損于設(shè)備的外觀的顯示器和鍵。
[0037]這個問題部分地與光源被定位和/或耦合到光導(dǎo)的方式有關(guān)。照慣例，光源沿著顯示面板的光導(dǎo)的邊緣被簡單地定位，且額外的光源被定位在位于鍵孔附近的光導(dǎo)的內(nèi)部中的孔中。來自在光導(dǎo)的邊緣上的源的光越過光導(dǎo)的邊緣不均勻地被透射。
[0038]問題也與有多少離開光導(dǎo)的光在邊緣處被操縱有關(guān)。射在邊緣上的光穿過邊緣部分地遺失且以不提供很多有用照亮的方式在光導(dǎo)中部分地被反射回。
【附圖說明】
[0039]圖1是示出示例分層鍵盤組件環(huán)境的示意圖，其中根據(jù)本公開的技術(shù)可被實現(xiàn)。
[0040]圖2是示出示例鍵組件的側(cè)視圖的示意圖。
[0041]圖3是根據(jù)實現(xiàn)的示出多組光產(chǎn)生源的一些細(xì)節(jié)的示例光板的圖示。
[0042]圖4是根據(jù)實現(xiàn)的示出多個層的一些細(xì)節(jié)的示例分層鍵盤組件的圖示。
[0043]圖5是示出示例鍵組件的側(cè)視圖的示意圖。
[0044]圖6是根據(jù)另一實現(xiàn)的示出具有照明的另一示例鍵組件的側(cè)視圖的示意圖。
[0045]圖7是根據(jù)又一實現(xiàn)的示出具有照明的又一示例鍵組件的側(cè)視圖的示意圖。
[0046]圖8是根據(jù)實現(xiàn)的具有單獨鍵圖標(biāo)符號照明的示例鍵盤的圖示。
[0047]圖9是根據(jù)實現(xiàn)的具有帶有單獨鍵照明的鍵盤的示例設(shè)備的圖示。
[0048]圖10-13是示出根據(jù)本文所述的一個或多個實現(xiàn)的示例過程的流程圖。
[0049]詳細(xì)描述參考附圖。在附圖中，參考數(shù)字的最左邊的數(shù)字標(biāo)識該參考數(shù)值首次出現(xiàn)的附圖。相同的參考數(shù)字在全部附圖中標(biāo)注相似的特征和部件。
【具體實施方式】
[0050]技術(shù)和設(shè)備為在現(xiàn)有鍵盤100中的背光燈的鍵200提供背后照明或它可以是鍵盤100的原始背后照明應(yīng)用。特別是，本文公開的技術(shù)利用具有新的和因此難以實現(xiàn)的特性的光產(chǎn)生源312。實質(zhì)上位于鍵頂210之下的多個光產(chǎn)生源312從鍵頂210之下照亮鍵200、500。例如在一個實施方式中，多個光產(chǎn)生源312中的至少兩個位于鍵頂210之下并且在鍵頂210的覆蓋區(qū)內(nèi)。
[0051]表面上，所有電子設(shè)備變得越來越小。計算設(shè)備變得越來越薄。膝上型計算機(jī)和具有鍵盤的其它移動設(shè)備的薄度被很多因素約束。限制這樣的有鍵盤設(shè)備的薄度的因素之一是鍵盤本身。常規(guī)鍵盤疊層的最薄部分被推到常規(guī)方法可允許什么的限制。常規(guī)膝上型計算機(jī)鍵盤是大約3mm到6mm厚。
[0052]本文所述的技術(shù)聚焦于背后照亮的鍵盤100的一般疊層的一個功能方面。那個功能方面是背后照明。本文所述的技術(shù)以使總鍵盤疊層能夠更薄的方式提供背后照明功能。
[0053]如在背景章節(jié)中討論的。常規(guī)背后照明(0.25-0.5mm厚)和甚至更厚的FPC(具有LED)朝著鍵盤的一個或多個邊緣被收攏。
[0054]與常規(guī)光板270不同，本文討論的光板300包括多個格外小的光產(chǎn)生源312在鍵盤100的每個背后照亮的鍵200之下(即“鍵下”)的安置。在至少一個實現(xiàn)中，這通過將小光產(chǎn)生源312放置在單個薄光板300的層110上來實現(xiàn)。在一些實現(xiàn)中，那個層110是0.07到0.25mm厚或也許更薄。在一些實現(xiàn)中，層110具有0.07到0.25mm的厚度。在實現(xiàn)中，光板300的層110的材料可以是聚酯膜或其它適當(dāng)?shù)牟牧稀?br>[0055]與簡單地使用鍵下光源相反，本文公開的光板300使用多個鍵下光產(chǎn)生源312。這樣做的那些原因包括例如增加的照明、在照明中的一致性和容錯。
[0056]更多光產(chǎn)生源產(chǎn)生更多的光。此外，使用在鍵200之下的很多光源，每個源的顏色和強(qiáng)度與所有其它源一起平均。因此，源到源變化并不那么要緊。常規(guī)LED的顏色和強(qiáng)度可改變。因此，常規(guī)LED—般基于它們的顏色制造錯誤被分類。在特定的鍵200之下的一個有故障的源并不明顯影響那個鍵200的背后照明。
[0057]注意，常規(guī)光板270的擴(kuò)散器不是光產(chǎn)生源。更確切地，擴(kuò)散器僅僅反映光導(dǎo)朝著鍵200的下側(cè)的出射光。擴(kuò)散器本身不產(chǎn)生光。
[0058]示例光板
[0059]本文所述的各種實現(xiàn)討論了將光產(chǎn)生源312安置在特定的部件和/或鍵盤組件100的層上以照亮鍵盤100的鍵200。然而在一些實現(xiàn)中，光產(chǎn)生源312安置到插在鍵盤組件100的各種層之間以照亮鍵200的薄膜光板300上。在很多實現(xiàn)中，光板300位于鍵盤組件100的鍵頂210和鍵盤組件100的背板240之間。多個光產(chǎn)生源312在實質(zhì)上在鍵頂210之下的位置處安置在光板300上，使得多個光產(chǎn)生源312從鍵頂210之下照亮鍵200。
[0060]—個實現(xiàn)涉及用本文所述的技術(shù)的新的和較薄的光板300代替現(xiàn)有的一般鍵盤組件(像圖1和2的鍵盤組件)的常規(guī)光板270。換句話說，新光板300可改裝到現(xiàn)有的鍵盤組件100 中。
[0061 ]圖3示出根據(jù)一個實施方式的示例光板300。光板300可連接到鍵盤組件100的現(xiàn)有LED背后照明控制器和光源(未示出)內(nèi)。光板300具有在板300上的到光產(chǎn)生源312的導(dǎo)電跡線310。在一些實現(xiàn)中，跡線310包括在光板300上安置(例如印刷、繪制等)的導(dǎo)電油墨。
[0062]可使用常規(guī)導(dǎo)電油墨或其它類似的工藝來創(chuàng)建跡線310。導(dǎo)電油墨可被分類為允許電路被繪制或印刷在各種基底材料例如聚酯到紙上的焙制高固體系統(tǒng)或PTF聚合物厚膜系統(tǒng)。這些類型的材料通常包含導(dǎo)電材料例如粉末或薄片銀和碳狀材料。雖然導(dǎo)電油墨可以是敷設(shè)現(xiàn)代導(dǎo)電跡線310的經(jīng)濟(jì)方式，可在相關(guān)基底上使用傳統(tǒng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)例如導(dǎo)電跡線310的蝕刻。
[0063]圖3還示出光板300的鍵下部分320的特寫圖像。每個鍵下部分320位于光板300上以便在鍵200的鍵頂210之下——因此術(shù)語“鍵下”。鍵下部分320例如包括多個光產(chǎn)生源312。
[0064]如可在圖3中看到的，鍵下部分320的多個光產(chǎn)生源312分成多個不同的組(例如組322、324、326和328)的多個光產(chǎn)生源312。每組實質(zhì)上放置在鍵頂210之下。在本文中，短語“實質(zhì)上在鍵頂之下”意味著該組的至少一個光產(chǎn)生源312位于鍵頂210的覆蓋區(qū)