专利名称：多功能键盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及键盘，更具体地涉及一种适用于多功能操作的键盘。
背景技术：
键盘包括可以被用户机械地压下的若干键。每个键通常具有相应的开关，当用户按压键时所述开关被操作，以便给所述键盘是其一部分的设备提供输入。
图1是典型的薄膜键盘的截面图。所述键盘被置于该键盘是其一部分的设备的外壳1内。该键盘包括若干键，每个键由键头2、薄膜开关3和圆顶弹簧4构成。如图所示，键头具有一中性位置，在该位置由于所述的圆顶弹簧4，键头相对于外壳向外偏出。用户可以相对于外壳向内按压键头，抵压所述圆顶弹簧，使得键头的内端上的尖端5压在薄膜开关上并且形成接触。所述薄膜开关被连接到该设备的控制处理器6，控制处理器6可以使用由所述开关提供的输入。
为了使用户能够在键盘的各键之间进行区分，所述键头通常具有标记在它们之上或嵌入它们之内的标记。一种流行的布置是键头被一体化地形成在诸如硅橡胶的半透明材料的弹性垫7内。黑颜色的并且不透明的材料的区域8被嵌入所述半透明材料内。区域8为适合于各个键的标记(例如数字)的形状。所述黑颜色的区域对于键盘的用户来说是可见的，并且使用户能够在键盘被从前面照亮时区分各键。背光(backlight)9可以被设置在键盘后面，以便给垫7的底面提供均匀的照明。来自背光的光不穿过不透明区域8，结果即使在黑暗的环境中，用户仍然可以区分各键。作为对在键上做标记的替代或补充，指示键功能的标记也可以被标记在所述外壳上，或是被标记在所述垫的非键头区域上，在每种情况下所述标记都与所涉及的键相邻。
每个键可以具有专用的功能。然而，更通常的是响应按压一个键由所述设备执行的功能取决于当该键被按压时控制处理器6的状态。例如，在移动电话中，当电话的控制处理器处于电话号码输入模式时，具有标记“4”的键可以执行向将被拨打的号码添加数字“4”的功能；当电话的控制处理器处于游戏模式时，执行将图标向左移动的功能；或是当电话处于字母输入模式时，执行输入字符“g”的功能。向用户指出一个键全部可能的功能引起了若干问题。
1特别是在相对紧凑的设备例如移动电话中，在键头上或与它们相邻处可能就是没有足够的空间，以便以容易辨认的方式标记所有可能的功能。
2如果在一个键上标记了许多可能的功能，则该键可能会具有如此之多的信息以至于用户不能容易地使用它的全部。
3在键上标记许多可能的功能对与所述键盘一起操作的用户接口的设计施加了约束。可能希望在一种情况下由一个键执行“向左”功能，并且在另一种情况下由另一键执行“向左”功能；但是如果“向左”同时被标记在这两个键上，则用户可能会被迷惑。
4用户可能能够升级控制处理器以便给予它附加的功能。因为这些功能在该设备被制造时很可能是未知的，所以由此而引入的任何附加的键盘功能一般地都不能通过给键做标记被考虑。
结果，通常仅有最重要的功能被标记在键上。这意味着用户必须记忆键的较不重要的功能。
在具有内置的用户显示器的设备中，已知的是在所述显示器旁边放置一个或多个“软”键，并且控制处理器控制所述显示器以便在所述键的附近显示该键当前的功能。然而，这耗尽了用户显示器上的空间，并且一般地它仅对少量的键才是可行的，因为将所有键定位在一件所述显示器的旁边将意味着将键盘变形为围绕着所述显示器，这又给输入一串数据例如文本或电话号码造成了困难，并且意味着在输入数据时用户的手会遮挡所述显示器。
另一种途径是使用触敏显示屏。这可以在显示器的被选定的区域内显示虚拟“键”。然而，如上所述的键盘的一个重要的可用性优点是它们的机械键可以提供对用户按压键的触觉反馈，这增强了用户对键盘的感觉，并且使其确信键已经被按下了。因为触摸屏没有机械键，它们不能提供这种触觉反馈。
需要一种给用户指出键盘的键的功能的改进的方法。
发明内容
根据本发明，提供了一种键盘，该键盘包括一组开关；一组键元件，每个键元件可以由用户移动从而操作相应的开关；和显示设备，所述显示设备的显示图案可以在显示控制器的控制下被改变，并且被这样布置从而能够从至少某些所述键元件传播两种或更多种光的图案；由此标记可以从所述键元件被显示，并且被显示的标记在所述显示控制器的控制下变化。
优选地所述显示设备是柔性薄膜的形式。
优选地所述键元件被所述柔性薄膜互连。所述键元件可以附着在所述柔性薄膜上或是延伸穿过所述柔性薄膜。
优选地每个键元件包括用于由用户驱动的外部垫。所述外部垫可以是透明的。优选地所述显示设备位于各个外部垫和相应的开关之间。所述标记可以从各个相应键元件被显示。
所述显示设备可以是发光显示设备。或者，所述显示设备可以是透射式或半透反射式显示设备。每个显示图案可以是由所述显示设备产生和发出的光的图案，或可以是在所述设备外部产生并且通过所述设备透射或由所述设备反射的光的图案。
根据本发明的第二个方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括如前面任何一段描述中提出的键盘和所述的显示控制器。
所述显示控制器可以被安排为在第一模式中使得显示设备通过所述键元件显示第一组标记，并且在第二模式中通过所述键元件显示第二组标记。第一模式可以是数字输入模式，在该情况下，第一组标记优选地是数字标记。第二模式可以是字母输入模式，在该情况下，第二组标记优选地是字母标记。优选地，在第一和第二模式中显示在每个键上的标记指示出在按压该键时将被输入的字符。适当的是，在第二模式中，在按压键时将被输入的字符取决于在没有按下其他的键的情况下，该键在每个以前的这种按压的预定的时间段内已经被按压的次数。
现在将参考附图以示例的方式说明本发明。
在附图中图1是第一电子设备的示意性截面图；图2是第二电子设备的示意性截面图；和图3是图2的设备的键垫的一部分的示意性截面图。
具体实施例方式
在图2和3的设备中，显示设备41被设置在键头21的垫54之后。控制处理器22可以在任何时候依据键的功能改变从显示设备41发出的光的图案。键头的垫54是透明的，从而用户可以通过所述键头看到所述显示的图案，并且从而可以获知键的当前功能。
图2的设备是移动电话。然而，这只是一个例子，并且本键盘不限于用于移动电话。
图2的移动电话包括外壳，它由刚性塑料材料制成，并且由两部分构成后部23a和前部23b。这些部分被固定在一起，以便封住电话的大部分组件。外壳的前部具有孔，以便键头的垫54穿过所述孔向外突出，以及透明窗32，通过透明窗32用户可以观看位于外壳内的用户显示器30。外壳内还有控制处理器22、存储器24、电池25、无线电收发器单元26、天线27、麦克风28和扬声器29。这些组件的功能将在下面说明。键盘的某些组件(它们被总的以31指示)也位于外壳内。
键盘31包括由柔性薄片显示设备41构成的键垫40，它被附着有若干键头21，并且构成了一个将它们连接在一起的网。如图2所示，当所述薄片处于其自然状态时，它位于一个平面上，并且当该垫被安装时键头的外部垫54在朝向该电话的前面的方向上延伸出该平面。当该垫被安装时，键头延伸出外壳中的所述孔，从而它们可以被用户相对于外壳向内按压。在垫40的后面是薄膜开关单元43，它包含有用于各个键的各个开关。薄膜开关单元被放置在刚性架44上，刚性架44被固定在外壳上。圆顶弹簧45位于各个键头和薄膜开关单元之间。每个键头21在其后侧上具有尖端46。当键头被相对于外壳向内按压时，键头的尖端46压在圆顶弹簧上，并且向着开关单元43压紧它，而开关单元43被架44阻挡住。所述尖端向着所述薄膜开关推所述圆顶弹簧的头，从而在薄膜开关内形成接触，并且由此给控制处理器22提供输入。
在图2的键盘中，薄片41是显示设备。该显示设备的发光区域位于所述键头的垫54之后的薄片内。从发光区域发出的光的图案可以被控制处理器22控制。键头的垫54是透明的。结果，用户可以通过键头看到所述发光区域。
图3更详细地示出了一个键头21以及柔性薄片41的附近部分。所述柔性薄片包括上部和下部封装薄片50。在它们之间，在图3的键的发光区域内，是若干发光材料的像素51。所述像素位于上部和下部电极层52之间，借助上部和下部电极层52，所述像素可以被寻址和驱动以便发光。控制处理器22被连接到所述电极层，从而它可以寻址所述像素，并且使得它们中的每一个在需要时被接通。
键头21被以黏合剂在发光区域处附着在柔性薄片41上。外部垫54被附着在所述薄片的一侧，并且尖端46被附着在另一侧。另一种附着方法是在发光区域的中部穿过薄片41有一个孔。这样键头可以包括外部垫54和从所述外部垫的底部延伸的腿。所述腿可在其末端具有弹性插头，所述插头具有这样的大小，使它可以在压力下穿过薄片内的所述孔，不过一旦它已经被推过所述孔就膨胀起来，从而阻挡所述腿从所述孔脱离。在使用中，所述插头可以起键头的尖端的作用，用于当键被按压时压紧圆顶弹簧45。显示薄片的电极层52将被布置为绕过所述的孔。另一种附着方法是键头被共同模制(co-mould)为穿过这样的孔。
所述键是机械的，因为用户可以可感知的量(例如，大于0.5mm)压下键。圆顶弹簧给用户提供了有用的触觉反馈。当用户在键上施加不断增大的压力时，圆顶弹簧首先抵抗所述压力，并且然后突然压扁以允许尖端按压所述开关。这意味着用户感觉到当键被按压时来自键的抵抗力的突然变化。
如果键盘的配置是圆顶弹簧可以直接被柔性薄片41按压，则所述尖端可以被省略。如果柔性薄片41对于所希望的键动作具有足够的弹性，则所述圆顶弹簧可以被省略。
在电话的操作中，电话的电子组件由电池25供电。控制处理器22在存储在存储器24内的程序指令的控制下执行与应用有关的处理。无线电收发器单元26从天线27接收信号，对它们进行处理以便确定其中表示的数据，并且将所述数据传递到控制处理器以便进行后续处理。将被传输的数据被控制处理器传递到无线电收发器单元26，并且然后适当的信号被借助天线传输。用户的声音可以被麦克风28获得，麦克风28向控制处理器提供输入以便形成用于传输的数据。被接收的音频数据可以通过扬声器29被播放。控制处理器可以控制显示器30显示用户数据，例如本地编写的消息、通过无线电收发器单元接收的消息、拨打的电话号码、传入的呼叫所源自的电话号码、以及指示移动电话状态的消息。
通过按压所述键盘的键，根据被存储在存储器24内的指令，可以控制控制处理器的操作。所述指令还包括定义处理器如何控制显示薄片41的发光区域的信息。这样处理器可以通过在一个或多个键上显示指出如果该键被按下将会产生的功能的标记，依据电话的状态控制所述的区域。控制处理器起显示控制器的作用。可能发生的控制的类型的例子如下1.当电话处于数字输入模式中(当键将起指示输入的数字的作用时)，控制处理器可以控制所述区域，以便在将提供数字输入的每个键上显示当该键被按下时将被输入的数字。
2.当电话处于字母或符号输入模式时(当键将起指示输入的字母或符号的作用时)，控制处理器可以控制所述区域在将提供字母或符号输入的每个键上显示当该键被按下时将被输入的(多个)字母或(多个)符号。
在许多电话中，通过按压键一次或多次来输入字母和符号字符，并且输入的字符取决于键被快速连续地按压的次数(即，在同一键的上一次按压的一个预定时间段内，而没有其他键的按压介于其间)。在本键盘中，在键上显示的字符可以是如果该键在当前时刻被按压一次将被输入的那个字符。因此这可以依据键已经被快速连续地按压了多少次而变化。
3.当电话处于游戏模式时(当键起执行专用的游戏内功能的作用时)，控制处理器可以控制所述区域在将提供游戏内输入的每个键上显示对当所述键被按压时将应用的功能的指示。
上面说明的键盘可以被用于其他设备而不是电话中。非限制性的例子包括媒体播放器、远处控制单元和个人计算机键盘。在便携、手持和/或以电池供电的设备中所述键盘特别有利，这是由于通常希望这些设备是小巧的，而本键盘允许键以高的可用性程度执行多种功能。
每个发光区域包括若干可独立驱动的显示区或像素。这些显示区中的每一个可以或是单独地或是与所述区域的一个或多个其他显示区组合被所述控制处理器驱动，以便显示所希望的符号。所述像素可以是矩形的，优选的为正方形的，并且优选地被布置在一正交矩阵内。或者，所述区可以是任意形状的，这可能对于显示某些符号是更为有效的。
所述存储器通常包括用于存储程序指令的非易失部分和被控制处理器用作临时存储器的随机访问部分。用户可以下载用于所述处理器的新的指令集，并且将它们存储在存储器的非易失部分中。这些指令集可以包括用于控制键盘的发光区域的指令。
如上所述，所述显示器可以是发光显示器，或是半透反射式显示器，其发出被反射的环境光，或是透射式显示器，其从位于所述电话的外壳中的背光发出光。柔性薄片41可以是柔性薄片形式的单个显示设备，或可以是包含有若干单独的显示设备的柔性薄片，每个所述显示设备位于将要发光的一个区域内。包含有所述各显示设备的柔性薄片是复合显示设备。因为这样所述复合显示设备的个别显示设备可以仅位于键头的垫(它们通常基本上是刚性的)的后面，显示设备本身可以是非柔性的。显示设备不必是上面所述的单个薄片的形式而是复合显示设备可以由位于各个键头内例如在或靠近键头的表面处的单个显示设备构成。
当键被按压时，控制处理器可以使得扬声器发出声音(例如，卡嗒声)。
本申请人特此以孤立的方式公开了被在此描述的各个特征以及两个或更多个这样的特征的任何组合，所公开的程度为，基于本说明书整体，根据本领域的技术人员的一般知识，这种特征或组合能够被执行，而不管这种特征或特征组合是否解决此处披露的任何问题，并且不对权利要求的范围形成限制。本申请人指出本发明的方面可以由任何这种单个特征或特征组合构成。鉴于上述说明，本领域的技术人员应当容易理解可以在本发明的范围内做出各种修改。
权利要求
1.一种键盘，包括一组开关；一组键元件，每个键元件能够被用户移动，从而操作相应的开关；以及显示设备，所述显示设备的显示图案可以在显示控制器的控制下改变，并且被这样布置从而能够从至少某些所述键元件传播两种或更多种光的图案；由此标记可以从所述键元件被显示，并且被显示的标记在所述显示控制器的控制下改变。
2.如权利要求1所述的键盘，其中所述显示设备是柔性薄膜的形式。
3.如权利要求2所述的键盘，其中所述键元件被所述柔性薄膜互连。
4.如任何一个前述权利要求所述的键盘，其中每个键元件包括用于由用户驱动的外部垫，并且所述显示设备位于各个外部垫和相应的开关之间。
5.如权利要求4所述的键盘，其中各个外部垫是透明的。
6.如任何一个前述权利要求所述的键盘，其中所述显示设备是发光显示设备。
7.一种包括如任何一个前述权利要求所述的键盘以及所述显示控制器的电子设备。
8.如权利要求7所述的电子设备，其中所述显示控制器被安排为在第一模式中使得所述显示设备从各个键元件显示第一组标记，并且在第二模式中从各个键元件显示第二组标记。
9.如权利要求8所述的电子设备，其中第一模式是数字输入模式且第一组标记是数字标记，并且第二模式是字母输入模式且第二组标记是字母标记。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中在第一和第二模式中，显示在每个键上的标记指示按下该键时将被输入的字符。
11.如权利要求10所述的电子设备，其中在第二模式中，在按下键时将被输入的字符取决于在没有按压其他键的情况下该键在以前的每个这种按压的预先确定的时间段内已经被按下的次数。
12.一种键盘，所述键盘基本上与此处参考附图2和3说明的相同。
13.一种电子设备，所述电子设备基本上与此处参考附图2和3说明的相同。
全文摘要
一种键盘，包括一组开关；一组键元件，每个键元件能够被用户移动，从而操作相应的开关；和显示设备，所述显示设备的显示图案可以在显示控制器的控制下改变，并且被这样布置从而能够从至少某些所述键元件传播两种或更多种光的图案；由此标记可以从所述键元件被显示，并且被显示的标记在所述显示控制器的控制下改变。
文档编号H04M1/725GK1732670SQ200380107985
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月18日 优先权日2002年12月30日
发明者J·埃尔登, S·劳顿 申请人:诺基亚公司