自适应键盘光转向器的制作方法

专利名称：自适应键盘光转向器的制作方法
自适应键盘光转向器相关申请的交叉引用
本申请为在2010年4月9日提交的美国专利申请号12/757，734和在2010年7月21 日提交的美国专利申请号12/841,046的部分连续案，这些专利申请以引用的方式结合到本文中。
背景技术：
计算机外围设备持续地被完善以扩展功能且提供品质用户体验。改进的一个领域在于提供组合键盘型输入功能与向用户显示输出的能力的外围设备。在许多情况下，这通过提供具有与键分开的显示区(region)的键盘来实施。举例而言，在常规键盘布局中，矩形LCD显示器可位于功能键或数字小键盘上方。在外围设备中组合输入和输出能力的另一方法是在触摸交互式显示器上使用虚拟键盘。每个键由指示其功能的图例或符号在触摸交互式显示设备上显示。虚拟键盘方法具有许多益处，包括动态地改变每个键的显示的能力。但从纯输入观点而言，交互式触摸显示器常常是不太合乎需要的。具体而言，触摸显示器并不提供触觉反馈，触觉反馈能提供更具响应性和使人愉快的打字体验。

发明内容
提供本发明内容以便以简化形式介绍概念的选择，这些概念将在下面在具体实施方式
中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。而且，所要求保护的主题并不限于解决在本公开的任何部分中记录的任何缺点或所有缺点的实施方式。根据本公开的一个方面，一种输入设备包括显示设备，其被配置为选择性地调制光以产生可变的显示图像。该输入设备还包括置于显示设备上的键盘组件并包括一个或多个可压下的键。每个可压下的键包括具有光透射窗口的键帽和在显示设备与键帽之间的光转向特征或元件。


图1示出示例性计算系统，其包括计算机外围设备，计算机外围设备提供通过键盘组件的键来显示可视输出的能力。图2是图1中所示的计算机外围设备的分解图且示出由计算机外围设备的键盘组件下面的显示设备提供的可视显示输出。图3示出可结合图1和图2的计算机外围设备采用的输出显示能力的实例。图4和图5是可结合图1和图2的计算机外围设备采用的键的一实施例的局部截面图。图6和图7是两件式键帽的实施例的底部和顶部透视图，其包括中央透明件以便于透过键观看由键盘组件下面的显示设备产生的图像。
图8图示具有中央偏离的触觉反馈结构的键盘组件基底结构的示例性配置。图9是键的侧视图，其图示了与透过键观看图像相关联的观看考虑。图10和图11是示出包括光柱的另一示例性键构造的分解图。图12示意性地示出耦合到键盘组件的键的光柱。图13示意性地示出耦合到键盘组件的键下方的显示设备的光柱。图14示意性地示出具有负光焦度(optical power)的光柱。图15示意性地示出具有正光焦度的光柱。图16示意性地示出呈微棱镜的重复阵列形式的光转向层的一部分。图17示意性地示出耦合到键盘组件的键下方的显示设备的光柱。图18示意性地示出耦合到键盘组件的键的光柱。图19是示出包括转向棱镜的示例性键构造的分解图。图20至图22是包括转向(turning)棱镜的键的局部截面图。
具体实施例方式图1描绘了示例性计算系统20，其包括显示监视器22、构件外壳对(例如，包含处理器、硬盘驱动器等)和计算机外围设备沈。图2提供计算机外围设备沈和可在其构造中使用的示例性构件的附加视图。如将在各种实例中描述的，计算机外围设备26可被实现为除键盘型输入功能之外还提供可显示的输出。除其他之外，计算机外围设备可包括键，键采用具有透明构件的两件式构造以便于透过键观看图像。两件式构造也可用于可选地隐藏或减小与显示功能无关的外围设备的部分的视觉影响。关于示例性计算机外围设备的键盘功能，将在本说明书中频繁地使用术语“输入”和“输出”。当结合键盘键使用时，术语“输入”将通常指在激活键时由外围设备提供的输入信号。“输出”将通常指针对键提供的显示，例如指示键功能的所显示的图例、图标或符号。如由键沘(图1和图2)上的“Q”，“W”，‘ ”，“R”，“T”，“Y”等所示的那样，将常常需要计算机外围设备26被配置为提供常规字母数字输入能力。为了简化说明，图1和图2的许多键被示出无标记，尽管如此，应理解，对于每个键，将常常包括标签或显示。而且，除了熟知的“QWERTY”形式之外或作为其替代，键盘的键观可具有各种配置以提供其他输入。键可被分配例如提供各种语言和字母表的功能和/或激活其他用于控制计算系统20的输入命令。在某些实施方式中，键功能可以例如响应于在计算系统20上运行的软件的变化的操作环境而动态地改变。举例而言，在按压“ALT”键时，不然(otherwise)用于键入字母“F”的键可替代地导致软件应用中“文件”菜单的激活。一般而言，应了解本实例中的键可被选择性地压下以产生用于控制计算机的任何类型的输入信号。计算机外围设备沈可提供很多种可显示的输出来增强和另外地增加计算体验。在某些实例中，计算机外围设备导致在个体的键观上或附近的可视输出的显示指示键功能。这可在图1和图2中看出，其中作为字母涂或印刷于键帽表面上的键的替代，显示机构(例如，位于键下方的液晶显示器(LCD)设备)用于指示键的“Q”、“W”等功能。这个动态和可编程的显示能力便于可能以多种不同方式使用计算机外围设备26。举例而言，上文所述的基于英语的键盘可替代地被映射以按字母顺序而不是以常规的“QWERTY”形式提供字母，且用于每个键的显示于是可易于改变以反映不同的键分配。
本文所设想的显示能力可用于向计算系统20的用户提供任何类型的可视输出且不限于字母表、字母、数字、符号等。作为上述实例的替代，可以以不必与个体键在空间意义上相关联的方式来显示图像。图像可例如呈现于跨越多个键的键盘区中。所提供的画像 (imagery)无需与键盘的输入功能相关联。例如可以出于美学目的而提供图像以使用户体验个性化或者提供其他的输出类型。实际上，本公开包括用于任何目的的显示输出。而且， 除了在键观上或附近提供的显示之外，显示功能可提供在其他区域中，例如在位于键观上方的区域32中。另外，除了由键观提供的键盘型输入之外，区域32或计算机外围设备沈的其他部分可设有基于触摸或手势的交互性。举例而言，区域32可经由基于电容的技术、 基于电阻的技术或其他合适方法实施为交互式触摸屏显示器。现转至图2，计算机外围设备沈可包括显示设备40和安置于显示设备上并与显示设备耦合的键盘组件42。根据本公开的键盘组件(例如，键盘组件4 可一个或多个可压下的键。键盘组件42可至少部分地为透明的，以允许用户透过键盘组件来观看由显示设备产生的图像。在一实施例中，例如，每个键观具有中央透明部分，其允许用户看到由位于键盘组件42下方的IXD面板或其他显示设备所产生的图像。在某些情况下，基本上所有键都将是透明的。在其他实例中，键的外围部分可为不透明的，例如以便隐藏方便键帽上下移动的结构。可采用多种类型的显示设备40。如上文简要地示出，一种类型的合适显示设备为 LCD设备。实际上，LCD设备将频繁地在本文所讨论的实例中提及，尽管如此，这是非限制性的，且应了解键盘组件可与多种其他显示器类型耦合。一般而言，显示设备可被配置为选择性地调制光以产生可变的显示图像，图像的部分可通过不同的键来呈现。图3提供了如何可以结合个体键观来采用计算机外围设备沈的显示能力的进一步图示。特别地，如分别在时间Tc^TpT2等处所示，与键观相关联的显示输出可改变，例如以反映通过压下该键产生的输入命令。但是，如先前所提到的那样，由计算机外围设备提供的可视输出可采取不同于与个体键和它们的输入功能相关联的显示的形式。如在图1和图2的实例中，键盘组件42将典型地包括多个键，其采用某种类型的机构(mechanism)，该机构使得键能够被压下或另外地被移动以产生输入信号。尽管主要使用术语“键”，但此术语并非限制性的，且应了解其包括按钮和可由用户移动来提供输入的其他结构或机构。图4至图11示出可用于实施键盘组件42的个体键的实例结构。现具体地参看图4和图5，附图示出包括个体键28的实施例的键盘组件42的一部分的局部截面图。键观包括键帽50，其具有周边部分52和光透射窗口形式的中央部分 M。在某些构造中，周边部分52和中央部分M形成为单独的不同件，且将因此有时被称为周边件52和中央件54。这些相同结构中的许多可在图6和图7中看到，图6和图7分别提供键帽50的底部透视图和顶部透视图。剪状结构60 (图4和图5)置于键盘组件42的键帽50与基底结构62 (图4)之间。 剪状结构被配置为使得键帽50能够相对于基底结构62向上和向下移动。特别地，剪状结构60被配置为在移动期间保持键帽50对准并确保移动被约束为朝向基底结构和远离基底结构的垂直线性移动，而不会发生扭曲、倾斜和类似情形。举例而言，通常优选地在键帽移动期间键帽顶部保持与基底结构62平行。剪状结构60可包括两个部分63和64，部分63和64经由枢轴点66相对于彼此枢转。每个部分包括一对相对的连结板(web)，一对杆在连结板之间延伸。具体而言，剪状部分63包括连结板72。杆74从连结板72的第一端延伸；杆76从连结板72的第二端延伸。杆延伸到相对的类似连结板结构，其由于键帽50的隐藏而在图5中不能看到。另一剪状部分64包括类似结构连结板82、杆84和86和在图5中隐藏的相对连结板结构。剪状结构60可具有各种配置且由多种不同材料形成。在某些实施例中，整个结构可为塑料的。在其他实例中可以期望由金属来形成这些部件中的一些或全部。特别地，某些实施例采用塑料连结板，其绕金属连接杆覆盖模制(over-molded)。当刚度和刚性特别重要时，例如在大格式键(例如，键盘的“上档(shift)”键或“空格(spacebar)”键)的情况下，这种金属杆的使用可为有利的。应了解当朝向基底结构62向下压下键时剪状结构60的各部分相对于彼此枢转。枢转动作导致剪状结构的总体下降，并产生剪状结构有效长度的微小增加。为了适应这种长度变化，剪状结构可以以允许某些横向移动的方式与邻接的结构耦合。具体地参看图4的实例，剪状结构60的各部分与键帽50和基底结构62如下接合A)杆74扣入到设于键帽50下侧上的一对弹性钩(snap hook) 90 (在图6中示出但未在图4和图5中示出)内。这种接合允许将在压下键期间发生的杆旋转，但维持杆相对于键帽的横向位置。B)杆86邻靠键帽50的下侧，但被允许在压下键期间稍微横向滑动，以适应在下塌(collapse)期间发生的剪状结构的有效延长。C)杆84由基底结构62上的一对弹性钩(未示出)保持，同时杆76邻靠基底结构但被允许相对于基底结构横向滑动。类似于杆74和86，这种布置保持剪状结构大体上在适当位置同时允许在剪状结构枢转操作期间发生的有效长度变化。参看图5，应了解剪状结构可置于每个键的外围，由此使得键的中央区不被遮挡(obstructed)且最大程度地可用于显示目的。特别地，当从键顶部直地观看键帽50时，剪状结构的连结板和杆全都位于键外围，在键帽的周边(perimeter)件52的下方。因此，当LCD或其他显示设备用在键盘组件下方时，外围配置的剪状结构允许透过该键无遮挡地(即，透过透明中央件54)观看显示的更大部分。继续图4至图7，可结合键的驱动采用其他结构和机构。在本实例中，在将键帽50朝向基底结构62压下时(图4)，柱塞或片状(tab-like)突起100将压下与键相关联的触觉结构，例如触觉反馈拱顶(dome)102 (图4)。当键从闲置(rest)位置朝向其被完全压下状态移动时，触觉反馈拱顶将最终下塌且在键动作或感觉中造成可触知的变化。除了使反馈拱顶下塌之外，键的压下造成电事件发生，其产生与该键相关联的输入信号或命令。在一个实例中，在基底结构62上使用三层构造，其中导体110和112由绝缘层114分开。这些层共同地形成开关机构。特别地，键的压下和触觉反馈拱顶的下塌造成导体110和112通过绝缘层114中的孔11 彼此接触，从而建立产生输入信号的电连接。不管生成信号的确切机制，使用触觉结构提供可触知的触觉反馈，其确认用户的身体移动(S卩，按压该键)实际上已发送所需输入信号至所附连的计算机。仅提出几个可能的例子，触觉结构可实施为由金属或硅树脂形成的触觉反馈拱顶或其他橡胶样拱顶结构。特定类型的触觉结构的选择可通过关于键感觉、键盘厚度、显示性能、制造中关注的问题、牢靠性、可靠性等的权衡和考虑来教导。如将在下文中更详细描述的，在某些实施例中，可通过具有更薄的键盘组件来提高显示性能。由金属制成的触觉反馈拱顶常常可用于减小键盘组件厚度(相对于其他类型的拱顶)，但在某些情况下，从触觉感觉的观点而言，这些拱顶不那么合乎需要。相反，橡胶样的触觉拱顶可提供所需的键盘动作或感觉，但以增加厚度为代价，这可能会影响到显示性能。图8示出在基底结构62上或者与基底结构62有关的触觉结构的示例性布置。具体而言，附图示出对应于包含例如来自图1至图3中所示键盘的中央部分的九个正方形格式键的区的基底结构62的一部分。为了清楚说明，键本身并未在附图中示出。阴影线的区指示基底结构62中的孔62a。这些孔通常与键帽的透明中央部分(例如，在图4至图7中示出的中央透明件54)对准，以便于透过键盘组件来观看下面的显示设备。附图还示出每个键的触觉结构(例如，触觉反馈拱顶102)偏离键的中央显示部分，以便不干涉显示功能。 实际上，类似于结合图4和图5所讨论的剪状结构配置，触觉结构位于键的外围以便最大程度地将键的中央部分用于显示。除了孔6 之外或作为孔6 的替代，基底结构62可由透明材料构建以促进显示能力。而且，基底结构可包括刚性件或宽阔区(expanse)以保持和 /或支撑键结构，并包括单独的柔性部分，其包含提供上述电开关和连接性的绝缘层和导电层。作为所描绘的布置的替代，触觉结构可提供在不阻碍透过键帽显示图像的其他位置中。举例而言，触觉结构可设于基底结构中孔的顶边缘或侧边缘处，与底边缘相对。而且， 触觉结构可位于剪状组件下方使得通过驱动剪状组件来压缩它们。不管特定配置，将常常需要触觉结构的中央偏离的位置，因为它最小化或消除了干涉透过键显示功能的可能性。如贯穿全文所讨论的，关于观看由显示设备40(图2)产生的图像，可出现各种考虑。这些考虑中的某些考虑与如下事实有关在典型布置中，图像源(即，显示设备40)位于键盘组件42下方。因此用户“透过”键盘组件注视来看到图像。另一方面，键盘组件的某些部分可能由于各种原因不是透明的，且可期望配置键盘的这样的“不显示”部分使得它们不减损显示功能或另外阻碍显示功能。在一些情况下，可期望实现一种显示设备，其中，图像平面在键下方，在显示设备的表面处。这与如下方法形成对比该方法涉及将图像平面投射到显示设备表面上方某距离处键顶部上的位置。参看图9，该图示出置于显示设备40上的键观的简化示意图。键帽和相关的结构具有一定厚度(例如，在2毫米和10毫米之间)，且因此存在通过每个键中央的“隧道”效应的可能，其中用户通过矩形管注视以看到与键相关联的图像。给定35度至45度的近似视角，键的厚度导致图像平面的相当部分被遮掩，如在附图中所示。可通过使用在键的中央部分中采用的转向薄膜和/或棱镜以增大下面的显示设备的可见显示区域来在某种程度上补救这种效应。可通过使用在键的中央部分中采用的转向薄膜和/或棱镜来在某种程度上减轻对显示的遮掩。特别地，在某些实施例中可期望结合键帽来采用转向元件。将常常期望在键顶部附近，例如在键帽50的上表面附近采用转向元件。然后来自下面的显示设备的光线将在靠近键顶部的点朝向用户折射。由于折射发生在键顶部的附近，键的侧壁部将遮掩更少的显示。图9指示采用转向薄膜或棱镜的可能位置。当采用时，转向薄膜部段(section) 或层可与键帽共模制或者可经由粘合剂、卡扣配合(snap-fitting)、超声焊接或任何其他合适结合方法而结合到键帽。作为转向薄膜的补充或替代，转向元件可利用转向棱镜来实现。如和转向薄膜一起，可实现转向棱镜使得折射点在键顶部附近。如上文所示，将典型地采用计算机外围设备的键使得每个键帽的中央部分是透明的，允许用户透过键帽看到来自显示设备的图像。如先前所讨论的那样，将常常期望配置支撑机械构件(例如，剪状结构)，使得它们位于键的外围以便不阻挡透过键的中央部分观看的图像。而且，出于美学和其他原因，在某些情况下，键帽的外围部分将被制成不透明的以隐藏剪状结构(例如，以提供更整洁的美学外观和/或防止视觉转移，视觉转移可能会将注意力从显示设备所提供的图像转移)。—种在外围处提供不透明性同时允许光/图像穿透过中央的方法是将键帽形成为单个透明件且然后涂键帽的外围。但精确的涂操作可较为困难，当在具有小部件的大量生产设置中执行时尤为如此。而且，涂操作是可延长时间和增加制造成本的单独步骤。因此，在某些情况下，将有利的是形成两件式键帽，其中中央部分与周边部分是单独(separate)的。关于图4至图7所讨论的上述实例全都提供这样的两件式键帽构造的实例。可以以多种方式来实现键帽50的单独件(s印arate-piece)构造。在某些实施例中，中央件M和周边件52单独地模制或另外形成，且然后在单独的结合步骤中附结到彼此。可经由卡扣配合、粘合剂(例如，压敏粘合剂)、超声焊接或任何其他合适的结合方法来实现附连。或者，这两个件可形成为单独的不同部件，但是以共模制工艺形成，其中先模制其中一个件，且然后在第一件之上或上方模制第二件。图10和图11是分解图，其提供采用两件式构造的键帽50的另外的实例，在这个两件式构造中中央件M和周边件52是单独的件。两个实例都示出可选光柱120的使用，光柱120可位于键帽的光透射窗口下方和显示设备上方的键的中央观看区域中。在某些设置中，使用光柱可通过创建图像平面从下面的显示设备提升的感知而减轻上文所述的隧道效应。除了光柱之外或作为光柱的替代，可采用棱镜来使光从显示设备朝向用户转向，以便增加可视显示的有效尺寸(即，通过对抗由用户视角所致的显示减小)。与棱镜组合地或者单独于棱镜，转向薄膜122可用于对抗视角效应。在图10的实例中，中央件54、周边件52、转向薄膜122和光柱120是结合在一起的单独件。在图11中，组件和构造类似，除了所描绘的实施例示出使用周边件52、中央件54和转向薄膜122的共模制构造。如在图10和图11中以举例说明的方式所示，光柱可耦合到键帽。在这样的实施例中，当压下键帽时，光柱随着键帽移动。光柱可以以任何合适的方式耦合到键帽。作为非限制性实例，光柱可卡扣配合到键帽；光柱可经由紫外线可固化的粘合剂而耦合到键帽；或者，光柱可经由压敏粘合剂而耦合到键帽。在其他实施例中，光柱可耦合到显示设备和/或键帽下方的另一个固定结构。在这样的实施例中，当压下键帽时，光柱不随着键帽移动。光柱可以以任何合适方式耦合到显示设备。作为非限制性实例，光柱可经由紫外线可固化的粘合剂或压敏粘合剂而耦合到显示设备。在这样的基底安装(base-mounted)布置中，每个光柱可为多个光柱之一，多个光柱共同构成耦合到显示设备的共同件。换言之，对于每个键而言，单个件可被制造成包括不同的光柱。在某些实施例中，每个光柱可双射模制到不透明基板(baseplate)。图12示意性地示出其中光柱130耦合到键帽132的实例布置。图13示意性地示出其中光柱Π4耦合到显示设备136的实例布置。在两个附图中，kcp为键帽的平面；ddp为显示设备的平面；g为kcp与ddp之间的距离；ρ为光柱高度；以及h为在键帽下方的表观图像距离(apparent image distance) 0在下面的方程式中，η为光柱的折射率。对于图12中所示的布置
h = [(g - p) tan ( θ ) + ρ tan (asin (sin(θ )/n))]/ tan ( θ )；
或者对于一阶 h = g - p(n - l)/n 。对于图13中所示的布置
h = [p tan ( θ ) + (g - ρ) tan(asin(sin ( θ ) η))]/ tan (asin (sin ( θ ) η))；
或者对于一阶 h=g-p (n-l)/n 。照此，与键帽的表观图像距离在两种配置中基本相同。对于一阶，图像距离相同。 对于三阶和之后的阶，对于耦合到显示设备而不是键帽的光柱，存在略微较少的明显失真。 但是，这个差别可能很小且不会由观察者辨别出。在任一配置中，与键帽的表观图像距离随着光柱的折射率(η)增加和/或随着光柱的高度(P)增加而减小。照此，可能有益的是，使用最高可行的光柱(S卩，增加ρ)。按规定尺寸(size)制作光柱，以使在压下键帽时基本上占据键帽和显示设备之间的整个距离。换言之，按规定尺寸制作光柱，使得当压下键帽时在光柱和显示设备(图1 之间或者光柱和键帽(图13)之间仅存在很小空气间隙。一般而言，这个空气间隙应足够大以适应制造公差来确保键帽被无障碍地压下。作为非限制性实例，当完全压下键帽时，最小空气间隙可介于0. 1毫米和1 毫米之间。而且，可能有益的是，由具有最高可行折射率的材料来构造光柱。一般而言，光柱更高的折射率将导致上文所述的隧道效应更大的减少。根据本公开的光柱可由具有相对较高折射率的材料构造。在某些实施例中，光柱可具有在1. 4和1. 7之间的折射率(例如，对于丙烯酸塑料大约1. 492的折射率或者对于聚碳酸酯大约1. 586的折射率)。在某些实施例中，光柱可具有允许光柱放大或缩小由显示设备创建的图像的一部分的光焦度。在放大的情况下，显示设备的相对较小的部分可用于形成每个键的图像，且光柱可放大这个部分。以此方式，使用相对较少的像素来形成每个键上的图像。在缩小的情况下，显示设备的相对较大的部分可用于形成每个键的图像，且光柱可缩小这个部分。以此方式，使用相对更多的像素来形成每个键上的更高分辨率图像。如参看图14示意性示出的，光柱140可包括一个或多个凹面(例如，凹面142)，其被配置为缩小可变显示图像的一部分。如参看图15示意性示出的，光柱144可包括一个或多个凸面(例如，凸面146)，其被配置为放大可变显示图像的一部分。在图示实施例中，为了光焦度，仅成形光柱的顶面。但是，应了解为了光焦度，可附加地或替代地成形底面。如参看图10和图11所介绍的，在某些实施例中，每个键还可包括在光柱和键帽之间的光转向层。图16示意性地示出这种光转向层的一部分的放大视图。在图示实施例中， 光转向层150包括微棱镜的重复阵列。每个微棱镜具有接收输入光的输入面(例如，输入面15幻。随着光行进到光转向层内，穿过光转向层并从光转向层出来，光方向转向。光转向程度可受到微棱镜的输入面的角度和/或光转向层的折射率控制。在某些实施例中，光转向层被配置为使光转向约20度，从而将光更直接地导向于使用该输入设备的用户。在其他实施例中，光转向层可被配置为以不同量使光转向。一般而言，更高的转向角可导致增加的反射损失和/或增加的重影。光转向层可耦合到键帽或光柱。光柱在任一配置中具有不同于光转向层的折射率和/或可与光转向层间隔开，从而允许输入光在进入光转向层时折射。图17示意性地示出其中光转向层160耦合到键帽162的实施例。在此实施例中，光柱164耦合到显示设备166且当压下键帽时不与键帽162 —起移动。键帽162和光转向层160以虚线示出处于压下位置。图18示意性地示出其中光转向层170耦合到键帽172的实施例。在此实施例中，光柱174也耦合到键帽172且当压下键帽时与键帽172 —起移动。键帽172、光转向层170和光柱174以虚线示出处于压下位置。在此实施例中，在光转向层170和光柱174之间的小空气间隙确保在微棱镜周围存在光学指数差异，从而实现光学转向效果。在某些实施例中，每个键可包括用于使光转向的机构，其不包括多个微棱镜。作为一个实例，每个键可包括单个转向棱镜形式的光转向层。这样的转向棱镜可实现为具有光柱或不具有光柱。图19至图22示出根据本公开的包括转向棱镜的可压下的键的非限制性实例。与图16中所描绘的微棱镜的重复阵列相比，图19至图22的转向棱镜跨越跨光透射窗口的整个距离，来自下面的显示设备的图像通过光透射窗口。这样的布置可减少杂散光和图像重影。这样的布置也比可比较的微棱镜重复阵列厚。作为实例，图19是示出采用两件式构造的键帽180的分解图，其中中央件182和周边件184是单独的件。键帽180还包括转向棱镜186，其可位于键帽的光透射窗口下方和显示设备上方的键的中央观看区域中。可使用转向棱镜186来使光从显示设备朝用户转向，以便增加可视显示的有效尺寸(即，通过对抗由用户视角所致的显示减小)。在图19-21的实例中，中央件182、周边件184和转向棱镜186和186'是结合在一起的单独部件。在图22中组件和构造类似，除了所描绘的实施例示出使用整体式(integral)棱镜188，其中中央件和转向棱镜共模制为单个件。在其他实施例中，整体式棱镜还可将周边件集成为联合构造的部分。—般而言，转向棱镜可以以任何合适方式耦合到键帽或者与键帽集成。作为非限制性实例，转向棱镜可卡扣配合到键帽；转向棱镜可经由紫外线可固化的粘合剂耦合到键帽；转向棱镜可经由压敏粘合剂耦合到键帽；或者，转向棱镜可集成到键的另一方面。使用图20作为实例，转向棱镜186可包括单个光接收面190，其可基本上为平面的。光接收面190被定位成从下面的显示设备(诸如液晶显示器)接收光。不同于微棱镜的重复阵列，光接收面是不间断的且基本上连续的。转向棱镜186还包括光输出面192。光接收面190相对于光输出面192歪斜。可基于要转向的期望量的光和/或可用于转向棱镜的空间来选择歪斜量。一般而言，更陡的歪斜角度可以以占据更多空间为代价提供更多光转向。在某些实施例中，可使用大约10度至20度的歪斜角。由于光接收面相对于光输出面成角度，光接收面具有比光输出面更大的面积。除了歪斜角之外，光转向的角度可受到转向棱镜的折射率控制。转向棱镜可具有在1. 4与1. 7之间的折射率(例如，对于丙烯酸塑料大约1. 492的折射率或者对于聚碳酸
1酯大约1. 586的折射率)。在某些实施例中，转向棱镜被配置为使光转向大约20度，从而将光更直接地导向于使用该输入设备的用户。在其他实施例中，转向棱镜可被配置为以不同量使光转向。如图20中所示，转向棱镜可被成形为占据相对较小的空间，从而为相对较长的键压下提供余地。如图21中所示，除棱镜部分196之外，转向棱镜可替代地包括光柱部分194。 光柱部分194可通过创建图像平面从下面的显示设备提升的感知而减少上文所述的隧道效应。应了解本文所述的配置和/或方案在本质上是示例性的，且并不认为这些具体实施例或实例具有限制意义，因为许多变型是可能的。本文所述的具体例程或方法可表示任意多种处理策略中的一个或多个策略。照此，图示的各种动作可以以图示顺序、其他顺序、 并行地执行或在某些情况下被省略。同样，可改变上述过程的次序。本公开的主题包括本文所公开的各种过程、系统和配置以及其他特征、功能、动作和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合以及其任何和所有等效物。
权利要求
1.一种输入设备(沈)，包括显示设备(40)，其被配置为选择性地调制光以产生可变的显示图像；以及键盘组件(42)，其安置于所述显示设备上且包括一个或多个可压下的键(观)，每个可压下的键包括键帽(50)，其具有光透射窗口 ；以及光转向层(150)，其在所述显示设备和所述键帽之间。
2.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述光转向层是棱镜。
3.根据权利要求2所述的输入设备，其中所述棱镜包括单个光接收面。
4.根据权利要求3所述的输入设备，其中所述棱镜的光接收面基本上是平面的。
5.根据权利要求4所述的输入设备，其中所述棱镜的光接收面相对于所述棱镜的光输出面歪斜。
6.根据权利要求5所述的输入设备，其中所述棱镜的光接收面相对于所述棱镜的光输出面歪斜10度至20度。
7.根据权利要求2所述的输入设备，其中所述棱镜的光接收面具有比所述键帽的光接收面更大的面积。
8.根据权利要求2所述的输入设备，其中所述棱镜耦合到所述键帽且如果压下键帽则与所述键帽一起移动。
9.根据权利要求8所述的输入设备，其中所述棱镜卡扣配合到所述键帽。
10.根据权利要求8所述的输入设备，其中所述棱镜经由紫外线可固化的粘合剂耦合到所述键帽。
11.根据权利要求8所述的输入设备，其中所述棱镜经由压敏粘合剂耦合到所述键帽。
12.根据权利要求2所述的输入设备，其中所述棱镜以介于1.4和1. 7之间的折射率透射光。
全文摘要
一种输入设备包括显示设备，其被配置为选择性地调制光以产生可变的显示图像。该输入设备还包括键盘组件，其安置于显示设备上且包括一个或多个可压下的键。每个可压下的键包括具有光透射窗口的键帽和在显示设备和键帽之间的光转向特征或元件。
文档编号G06F3/02GK102385441SQ20111029665
公开日2012年3月21日 申请日期2011年9月30日 优先权日2010年10月7日
发明者C. 里德 A., C. 拉森 G., 埃默顿 N. 申请人:微软公司