带有键盘的便携式电子设备的制作方法

专利名称：带有键盘的便携式电子设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及小型手持电子设备诸如无线通信设备领域。更具体地说，本发明涉及用于这些设备的键盘。
背景技术：
现有的用于小型手持设备的键盘或小键盘经常使用标准的12键电话小键盘(在此统称为小键盘)。使用这种小键盘输入文本需要用户用不熟悉的方式输入数据。其它种的键盘按照标准Dvorak，或更通常地按照QWERTY键盘模式，并且用于便携式手持设备诸如RIM950Wireless HandheldTM。用于手持设备的这种键盘使用多个小的单键(individual key)，这些小单键被优化为由用户拇指操作。然而，这种键盘具有比小键盘更多的键，并且更大数量的单键与小键盘相比在印刷板(PCB)需要更多的空间。每个键在印刷板上需要自己的焊盘(footprint)和开关。由于这种手持设备相对小的尺寸，PCB空间受到限制，并且QWERTY或Dvorak型键盘占据PCB上相当宝贵的资源。
这种键盘还需要大量的工具加工，以便在手持设备机壳内容纳许多单键。这些工具加工增加了制造成本。
因此，希望减少用于小手持设备的QWERTY或Dvorak型键盘布局所需的键的数目。

发明内容
本发明的一个目的消除或减轻用于手持电子设备的现有键盘或小键盘的至少一个缺点。
在本发明的第一方面中，提供了用于电子设备的键盘。该键盘具有多个字母数字键，每个字母数字键对应于多个字母数字值，每个键用于提供对应于所述键的至少一个相应字母数字值的输入信号，多个键被排列以提供标准的键盘布局，以及一个非字母数字键，用于提供对应于一个命令键值的输入信号。多个字母数字键和非字母数字键给一按键解译器提供输入，该按键解译器将所接收的输入映射成字母数字和命令值序列。
在本发明的实施例中，按键布局是传统的QWERTY布局或Dvorak布局。在其它实施例中，多个键提供一个输入信号，每个所述键具有起于所述键下面的单个突出物，用于接合一个位于处在所述键盘下面的印刷电路板上的开关部件，并且所述按键解译器采用预测文本例程，用于将接收的输入映射成字母数字和命令值序列。在其它实施例中，多个键的每个键提供对应于键的字母数字值之一的多个不同的输入信号，所述键具有起于所述键下面的单个突出物，用于接合位于处在所述键盘下面的印刷电路板上的相应开关部件，并且所述按键解译器采用预测文本例程，用于将接收的输入映射成字母数字和命令值序列。在另一实施例中，所述键排列为一行，沿着穿过所述手持设备的水平参考线延伸，并且所述键具有拉长的形状，它们的纵轴平行于或倾斜于穿过所述手持电子设备的垂直参考线，其中第一组键位于所述垂直参考线的一侧，并且第二组位于所述垂直参考线的另一侧，所述第一组相对于所述垂直参考线以正角度倾斜，并且所述第二组相对于所述垂直参考线以相应的负角度倾斜。
在另一个实施例中，所述键排列为一行，沿着穿过所述手持设备的垂直参考线延伸，并且所述键具有拉长的形状，它们的纵轴平行于或倾斜于穿过所述手持电子设备的水平参考线，其中第一组键位于所述水平参考线的一侧，并且第二组键位于所述水平参考线的另一侧，所述第一组相对于所述水平参考线以正角度倾斜，并且所述第二组相对于所述水平参考线以相应的负角度倾斜。在当前的优选实施例中，所述键与垂直方向成约20度和约70度之间的角度。在另一个实施例中，所述非字母数字键对应于由ALT键，SYMBOL键，SPACE键，RETURN键，BACKSPACE键和SHIFT键构成的一组中的一个。
在本发明的第二方面，提供了一种具有键盘，微处理器和软件应用程序的手持电子设备。所述键盘具有多个字母数字键，每个字母数字键对应于多个字母数字值，每个键用于提供对应于所述键的至少一个相应字母数字值的输入信号，多个键被排列提供标准的键盘布局，一个非字母数字键用于提供对应于一个命令键值的输入信号，和按键解译器用于接收来自多个字母数字键和非字母数字键的输入信号，并且用于将所接收的输入映射成字母数字和命令值序列，所述微处理器可操作连接到用于接收字母数字和命令值序列的键盘，并且用于控制设备操作。所述软件应用程序可由微处理器执行，并且提供多个操作特征，并且一旦有来自键盘的特定输入启动所述特征。在该方面的当前优选实施例中，所述手持电子设备还包括一显示器。在另一实施例中，键盘的键盘解译器采用预测文本例程，用于将接收的输入映射成字母数字和命令值序列。
对于本领域的普通技术人员，当联系附图参看下列本发明的特定实施例的描述后，本发明的其它方面和特征将变得显而易见。


现在参照附图，仅通过实例描述本发明实施例，其中图1是可应用本发明的移动通信设备的方框图；图2是按照本发明的一个实施例，应用到典型手持设备的键盘平面图；图3是按照本发明的另一个实施例，应用到不同类型手持设备的键盘平面图；图4是图2和3所示的键盘背面部分的平面图；和图5是图2和3所示的键盘的另一实施例的背面部分的平面图。
具体实施例方式
现在参看附图，图1是可实现本发明的移动通信设备10的方框图。移动通信设备10最好是至少具有语音和数据通信能力的双向通信设备。该设备最好具有与因特网上的其它计算机系统通信的能力。根据该设备提供的功能，该设备可称为数据消息传送设备，双向寻呼机，带有数据消息传送功能的移动电话，无线因特网设备或数据通信设备(带有或不带有电话功能)。
在设备10能够进行双向通信的情况下，该设备将包括通信子系统11，该子系统包括接收机12，发射机14，和关联组件例如一个或者多个最好是嵌入式的或者内部的天线单元16和18，本机振荡器(LO)13，和处理模块诸如数字信号处理器(DSP)20。对于通信领域的技术人员显而易见的是，通信子系统11的特定设计将取决于该设备要运行的通信网络。例如，预定用于北美市场的设备10可包括设计运行于MobitexTM移动通信系统或DataTACTM移动通信系统的通信子系统11，而要用在欧洲的设备10可包括通用无线分组业务(GPRS)通信子系统11。
网络访问要求也将根据网络19的类型变化。例如，在Mobitex和DataTAC网络中，移动设备诸如设备10使用与每个设备相关的唯一个人标识号或PIN在网络上注册。然而在GPRS网络中，网络访问与设备10的订户或用户相关联。因此，GPRS设备需要一个用户识别模块(未示出)，通常称为SIM卡，以便运行在GPRS网络上。没有SIM卡，GPRS设备将不会完全地发挥作用。本地或非网络通信功能(如果有)可以是可操作的，但是设备10将不能执行涉及经网络19通信的任何功能。当已经完成要求的网络注册或激活程序时，设备10可以经网络19发送和接收通信信号。通过通信网络19由天线16接收的信号输入到接收机12，该接收机可以执行普通接收机功能诸如信号放大，降频转换，滤波，信道选择等，以及在图1所示的举例系统中的模拟数字转换。接收信号的模拟数字转换允许在DSP20中执行更复杂的通信功能诸如解调和解码。以类似的方式，由DSP20处理要发送的信号，例如包括调制和编码，并且输入到发射机14用于数字模拟转换，升频转换，滤波，放大和经天线18通过网络19发送。
DSP20不仅处理通信信号，而且提供接收机和发射机控制。例如，在接收机12和发射机14中应用于通信信号的增益可通过在DSP20中实现的自动增益控制算法进行自适应控制。
设备10最好包括控制设备整个操作的微处理器38。通过通信子系统11执行至少包括数据和语音通信的通信功能。微处理器38还与下列其它设备子系统交互，诸如显示器22，快闪存储器24，随机存取存储器(RAM)26，辅助输入/输出(I/O)子系统28，串行口30，键盘32，扬声器34，麦克风36，短距离通信子系统40和通称为42的任何其它设备子系统。
图1所示的某些子系统执行与通信有关的功能，而其它子系统可提供“驻留”或设备内置功能。特别是，某些子系统诸如键盘32和显示器22例如可以用于与通信有关的功能诸如输入文本消息，用于在通信网络上传送，以及设备驻留功能诸如计算器或任务列表。
微处理器38所使用的操作系统软件最好存储在永久存储器诸如快闪存储器24中，也可以替换为只读存储器(ROM)或类似存储单元(未示出)。本领域技术人员将理解到，操作系统、特定设备应用程序或其中的一部分可以临时装入易失存储器诸如RAM26中。接收的通信信号也可以期望存储到RAM26中。
除了操作系统功能，微处理器38最好能够执行设备上的软件应用程序。用于控制基本设备操作的预定应用程序组至少包括例如数据和语音通信应用程序，该预定应用程序组通常将在制造过程中安装在设备10上。可安装到设备上的一个优选应用程序可以是个人信息管理器(PIM)应用程序，其具有组织和管理涉及设备用户的数据项，诸如但不限于电子邮件，日历事件，语音邮件，约会和任务项。自然地，一个或多个存储装置可用于设备上，以便于在设备上存储PIM数据项。这些PIM应用程序最好能够通过无线网络发送和接收数据项。在一优选实施例中，PIM数据项通过无线网络与存储的或与主计算机系统相关的设备用户相应数据项无缝集成，同步和更新，由此在移动设备上至少相对于数据项创建镜像主机。这对于主机系统是移动设备用户办公计算机系统的情况特别有利。其它应用程序也可以通过网络19，辅助I/O子系统28，串行口30，短距离通信子系统40或任何其它适用的子系统42安装到设备10上，并且由用户安装在RAM26或最好一个非易失存储器(未示出)中用于微处理器38执行。这种应用程序安装方面的灵活性增加了设备的功能性，并且可以提供增强的设备内置功能，与通信有关的功能或这两种功能。例如，安全通信应用可以使得通过使用设备10，能够执行电子商务功能和其它这类的金融交易。
在数据通信方式中，所接收的信号诸如文本消息或网页下载将由通信子系统11处理，并且输入到微处理器38，优选的是，该微处理器将进一步处理接收的信号用于输出到显示器22或可选地输出到辅助I/O设备28。设备10的用户还可以利用键盘32例如创建诸如电子邮件消息的数据项，该键盘32最好是与显示器22并且可能与辅助I/O设备28相关联的完整数字字母键盘或电话型小键盘。然后该所创建的项通过通信子系统11经通信网络发送。
对于语音通信，设备10的整个操作基本上类似，除了所接收的信号将最好输出到扬声器34，并且用于发送的信号将由麦克风36产生。可选的语音或音频I/O子系统诸如语音消息记录子系统也可以在设备10上得到实现。尽管语音或音频信号输出最好主要通过扬声器34实现，显示器22也可以用于提供例如呼叫方身份的指示，语音呼叫的持续时间或其它语音呼叫相关信息。
图1中的串行口30将通常在个人数字助理(PDA)型通信设备中实现，个人数字助理(PDA)型通信设备与用户桌面计算机(未示出)的同步是希望得到的，但是该串行口是一个可选的设备组件。该端口30将使得用户能够通过外部设备或软件应用程序设置其优选项，并且将通过向设备10提供信息或软件下载而不是通过无线通信网络来扩展设备的能力。该可选的下载路径可以用于诸如通过直接且可靠和可信的连接将加密密钥加载到该设备上，由此能够进行安全设备通信。
短距离通信通信设备40是另一可选的组件，可以提供设备24与不必要是类似设备的不同系统或设备之间的通信。例如，子系统40可以包括红外设及相关电路和组件、或BluetoothTM通信模块，以提供与带有类似功能的系统和设备之间的通信。
因此，显而易见，该类型的手持设备执行各种各样的复杂功能，并且对于提供足够紧凑以匹配手持设备的形状因数而且还提供用户需要的必要功能等级是一个挑战。
图2是包含本发明实施例的键盘32的手持设备100的平面图。在该实施例中，键盘包括10个相邻拉长的键102的水平阵列。每个键表示多个字母数字字符。字母数字字符位于键上，使得键盘将具有标准的QWERTY布局，但是，如果需要，能够改进该配置以形成标准的Dvorak布局。因此，每个键102根据其在键盘上的位置表示多个不同的字母数字字符输入。例如，左边最远的键表示文本输入‘1’，‘Q’和‘A’。尽管图2所示的例子包括表示二到四个不同输入的字母数字键，每个键可以表示可包括字母和/或数字符号的任何组合的或多或少的输入。该发明决不仅限于图2中的特定字符配置。
在当前的优选实施例中，键处于相对于垂直方向有一角度的位置。已经发现具有相对于垂直方向有一角度的键容易用拇指打字。最好是，键盘右侧的键顺时针旋转，而键盘左侧的键逆时针旋转。最好使用20度到70度范围内的余角。
键盘还可包括其它非字母数字或命令键诸如符号键104。当与另一键的按压或辅助输入相关联而按下时，该键可以访问符号或可选功能。也可以在与QWERTY键盘的那些键相似的相对位置上提供SPACE键106，RETURN键110，BACKSPACE键112。也可以提供SHIFT键108，当与字母数字输入一起按下时访问大写字母。典型的手持设备将包括显示器118，和可能的一个或多个辅助输入设备诸如拇指轮116。
由于为了适合小巧的手持设备的形状因数，单个键必须非常小，与由单个键表示每个输入相比，该配置使得用户拇指更精确按键。该配置与单个键表示每个输入的键盘相比，生产成本更小，因为对于手持设备的机壳将需要更少的工具加工，并且键的模具没有那么复杂。
图3表示另一种手持设备1100中的类似键盘，该设备与设备100相比其具有不同的形状因数，而且例如可以是移动电话。该键盘沿着显示器118放置，并且在该实施例中特别有用，因为键102以用户易使用的自然顺序放置。
图4是面向设备内部的一部分键盘的背面的平面图，该设备实现了所述键盘。正如本领域技术人员理解的，该键盘可以以网(web)的形式制造，这样键盘有效地成为单个组件，包括在相当平整柔韧的基体材料形成的多个可独立放置的键。每个键102具有在背面上的一个突出物200。当键被按下时，该突出物与位于手持设备内的电路板上的开关接触。在本优选实施例中，命令键之一用作数字锁定键。为了输入数字值，按下数字锁定键，使得键盘解译器将随后的键值识别为与该键对应的数字值。在另一实施例中，数字键与字母键分开，避免了按数字锁定键的需要，仍然提供了清楚的数字输入。在该实施例中，字母键仍然对应于多个字母值。手持设备最好使用某些预测文本软件应用程序，以推断用户的拼写。例如，如果用户要压下图2和3的键盘上的最左边的键，该软件将确定用户打算输入‘Q’还是‘A’。这可以例如由用户通过其它键盘或辅助输入进行适当的输入来初始化。正如在Motorola iTapTM或TegicT9文本输入中实现的，预测文本例程是公知的现有技术，可以采用这些也可以采用其它预测文本例程。随着预测所基于的“根”术语长度的增加，这种预测文本应用程序将变得更精确，并且对后续的按键更有用。这样，期望在进行了一定数目的按键之后，可以启动预测文本应用程序，这样根术语具有预定的最小长度。为了达到这点，在最小长度根术语中的初始字符可以以各种方法人工选择，例如通过按一个键多次，通过保持一个键在按下的位置，或在保持一个键在按下的位置的同时通过操作另外一个键或输入。
预测文本例程典型地由按键解译器执行，该解译器接收通过按下字母或非字母键产生的信号。应注意，普通数字移动电话采用能够由本领域技术人员容易适应的非预测文本例程，用在本发明的按键解译器中。
图5示出了键盘网(keyboard web)的背面的另一实施例。每个键102具有多个突出物202，它们最好匹配键盘网的上面标在单个键上的每个输入字符。例如，突出物202将最好位于在键盘的最左边键上的‘1’输入的下面。该键将最好还具有‘Q’和‘A’输入的每一个下面的突出物202，在该特定键上总共三个突出物。每个突出物202与在相关印刷电路板上的一个开关相关，这样一来，当用户按下在输入字符的位置上的键时，该输入将作为文本或数字值被输入。预测文本软件也可以被实现用于该实施例，在用户按下不正确位置上的键或多于一个突出物202接触了PCB上其相关的开关的情况下，预测用户所打算输入的内容。
图6和7示出了本发明的另一个实施例。手持设备1200具有电接触显示器1210，在本优选实施例中是如本领域技术人员所知的触敏液晶显示器。显示器1210划分为虚拟键盘1230，和查看区域1220。键盘1230的字母数字键每个具有多个字母数字值，并且被排列提供QWERTY键盘布局，甚至能够实现Dvorak而不脱离本发明的范围。虚拟键盘1230具有软‘num’键1240，其翻转字母键盘和图7的数字键配置1250之间的显示的键盘。图8的虚拟键盘具有数字键1250和软‘txt’键1260，该键用于翻回到图6的字母显示。在图6和7的实施例中，可提供给用户比使用单个键更大的软键，这在小设备诸如手持1200上是有利的。操作中，用户触动对应于所需值的软键。触摸屏产生对应于被触动的键的输入信号，并且将该信号传送给按键解译器，解译器可选地使用预测文本输入例程创建提供给手持设备1200的其余部分的输入流。正如前面描述的，根据键接触的位置能够让每个键产生多个输入信号。利用该虚拟键盘，能够给按键解译器提供输入信号，该输入信号根据键按下的位置具有表示不同值的可能性。这些可能值然后能够由预测文本例程使用，提供更精确的文本预测。对于本领域技术人员明显的是，能够变化显示器1210上的命令键的配置，提供不同的配置而不脱离本发明的范围。可以想到，能够使用另一键配置来实现字母和数字输入之间翻转的另一装置。
本发明的上述实施例仅是示例性的。针对特定实施例，本领域技术人员可进行替换、修改、变化，而不脱离仅由所附的权利要求限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种用于电子设备的键盘，所述键盘包括多个字母数字键，每个字母数字键对应于多个字母数字值，每个键用于提供对应于所述键的至少一个相应字母数字值的输入信号，对多个键进行排列以提供标准的键盘布局；非字母数字键，用于提供对应于命令键值的输入信号；以及按键解译器，用于接收来自多个字母数字键和非字母数字键的输入信号，并且用于将所接收的输入映射成字母数字和命令值序列。
2.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述标准键盘布局是传统的QWERTY布局。
3.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述标准键盘布局是传统的Dvorak布局。
4.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述字母数字键只包括字母值。
5.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述多个字母数字键通过电接触显示器提供。
6.如权利要求5所述的键盘，其特征在于所述电接触显示器是触敏液晶显示器。
7.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述多个键的每一个提供一个输入信号。
8.如权利要求7所述的键盘，其特征在于所述按键解译器采用预测文本例程，用于将接收的输入映射成字母数字和命令值序列。
9.如权利要求7所述的键盘，其特征在于每个所述键具有起于所述键下面的单个突出物，用于接合位于所述键盘下面的印刷电路板上的开关部件。
10.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述多个键的每个键提供多个不同的输入信号。
11.如权利要求10所述的键盘，其特征在于所述多个输入信号的每一个对应于所述键的字母数字值之一。
12.如权利要求10所述的键盘，其特征在于所述按键解译器采用预测文本例程，用于将接收的输入映射成字母数字和命令值序列。
13.如权利要求10所述的键盘，其特征在于所述键的每一个具有起于所述键下面的多个突出物，用于接合位于所述键盘下面的印刷电路板上的相应开关部件，每个所述突出物与所述键上的相应字符相关。
14.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述键排列为一行，沿着穿过所述手持设备的水平参考线延伸，并且所述键具有拉长的形状，它们的纵轴平行于或倾斜于穿过所述手持电子设备的垂直参考线。
15.如权利要求14所述的键盘，其特征在于第一组键位于所述垂直参考线的一侧，并且第二组位于所述垂直参考线的相反侧，所述第一组相对于所述垂直参考线以正角度倾斜，而所述第二组相对于所述垂直参考线以相应的负角度倾斜。
16.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述键排列为一行，沿着穿过所述手持设备的垂直参考线延伸，并且所述键具有拉长的形状，它们的纵轴平行于或倾斜于穿过所述手持电子设备的水平参考线。
17.如权利要求16所述的键盘，其特征在于第一组键位于所述水平参考线的一侧，并且第二组位于所述水平参考线的相反侧，所述第一组相对于所述水平参考线以正角度倾斜，并且所述第二组相对于所述水平参考线以相应的负角度倾斜。
18.如权利要求17所述的键盘，其特征在于每个所述角度在大约20度和大约70度之间。
19.如权利要求1所述的键盘，其特征在于所述非字母数字键对应于由ALT键，SYMBOL键，SPACE键，RETURN键，BACKSPACE键和SHIFT键构成的组中的一个。
20.一种手持电子设备，包括键盘，具有多个字母数字键，每个字母数字键对应于多个字母数字值，每个键用于提供对应于所述键的至少一个相应字母数字值的输入信号，对多个键进行排列以提供标准的键盘布局；非字母数字键，用于提供对应于命令键值的输入信号；以及按键解译器，用于接收来自多个字母数字键和非字母数字键的输入信号，并且用于将所接收的输入映射成字母数字和命令值序列；微处理器，可操作地连接到用于接收字母数字和命令值序列的键盘，并且用于控制设备的操作；以及软件应用程序，可由微处理器执行，用于提供多个操作特征，并且一旦有来自键盘的特定输入，对所述特征进行初始化。
21.如权利要求20所述的手持电子设备，其特征在于还包括显示器。
22.如权利要求21所述的手持电子设备，其特征在于所述显示器是触敏液晶显示器。
23.如权利要求22所述的手持电子设备，其特征在于所述键盘显示在所述触敏液晶显示器上。
24.如权利要求20所述的手持电子设备，其特征在于所述键盘的键盘解译器采用预测文本例程，用于将接收的输入映射成字母数字和命令值序列。
全文摘要
一种手持电子设备(100，1100，1200)的键盘(32，1230)，包括一行键(102)，其中每个所述键(102)表示至少两个字母数字字符，并且每个键(102)的字符相对于相邻键(102)上的字符放置，以便形成QWERTY或DVORAK布局。
文档编号G06F3/023GK1541354SQ02815761
公开日2004年10月27日 申请日期2002年6月10日 优先权日2001年6月12日
发明者詹森·T·格里芬, 詹森 T 格里芬 申请人:捷讯研究有限公司