专利名称：数据输入设备和便携式电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及便携式电子设备领域，更具体地涉及提供数据输入设备 和包括数据输入设备的便携式电子设备。
背景技术：
如蜂窝电话的便携式电子设备的尺寸变得越来越小。这也导致设置 在这些便携式电子设备上的元件(如键和键区)的尺寸变小。这还意味 着对用户来说可能很难输入数据。而且，便携式通信设备的用户可能不 需要使用所提供的所有键。于是，有利的是，使得用户能够以简单的方 式使用感兴趣的键，而他/她不必为选择要使用的键而观看键区。
近来，已经开发出了根据所施加的电压改变形状的这样一种类型的 材料。这些材料被称为电活性聚合物。这些材料已经被建议用于例如模 生学领域中
发明内容
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供键，这些键能够相对于在其中提供了键的环境而抬高(raise)。 本发明的第一方面针对一种数据输入设备，其包括 键感测纟几构，
固体材料层，其设置在所述键感测机构之上，其中所述固体材料层 包括至少一个穿过整个所述固体材料层的腔，
其中所述腔包括电活性聚合物和两个电极，以用于提供能够根据所 施加的电压改变形状并且根据用户在键感测机构上按下电活性聚合物 来记录键感测机构中的输入的键。
本发明的第二方面针对包括第 一方面的特征的数据输入设备，其中 所述电活性聚合物和键感测机构是透明的。
本发明的第三方面针对包括第二方面的特征的数据输入设备，还包 括位于所述键感测机构下面的显示器。
本发明的第四方面针对包括第三方面的特征的数据输入设备，其中所述固体材料层包括许多腔，每个腔具有电活性聚合物和电极。
本发明的第五方面针对包括第四方面的特征的数据输入设备，其中 该腔以 一定的结构来提供，并且键感测机构被设置为根据由腔的电活性 聚合物施加在键感测机构中某个区域上的压力，通过提供指示所述结构 中的位置的数据来检测键按压。
本发明的第六方面针对包括第 一方面的特征的数据输入设备，其中 电活性聚合物是离子的电活性聚合物。
本发明的第七方面针对包括第 一方面的特征的数据输入设备，还包 括位于所述固体材料层上并覆盖所述腔的弹性屏蔽层。
本发明的第八方面针对包括笫 一方面的特征的数据输入设备，其中 电活性聚合物被由凝胶构成的电解质所包围。
本发明的第九方面针对包括第 一方面的特征的数据输入设备，其中 所述电极彼此相对地被设置在腔的壁上。
本发明的第十方面针对便携式电子设备，其包括 数据输入设备，其具有 键感测机构，
固体材料层，其设置在所述键感测机构之上，其中所述固体材 料层包括至少 一 个穿过整个所述固体材料层的腔，
其中所述腔包括电活性聚合物和两个电极，以用于提供可以根 据所施加的电压而改变形状并且可以根据用户在4建感测机构上按下电 活性聚合物来在键感测机构中记录输入的键。
本发明的第十 一方面针对包括笫十方面的特征的便携式电子设备， 其中电活性聚合物和键感测机构是透明的。
本发明的第十二方面针对包括第十 一 方面的特征的便携式电子设 备，还包括位于所述键感测机构下面的显示器。
本发明的第十三方面针对包括第十方面的特征的便携式电子设备， 其中所述固体材料层包括许多腔，每个腔具有电活性聚合物和电极。
本发明的第十四方面针对包括第十三方面的特征的便携式电子设 备，其中所述腔以一定的结构来提供，并且键感测机构被设置为根据由 腔的电活性聚合物施加在键感测机构中某个区域上的压力，通过提供指 示所述结构中的位置的数据检测键按压。
本发明的第十五方面针对包括第十方面的特征的便携式电子设备，其中电活性聚合物是离子的电活性聚合物。
本发明的第十六方面针对包括第十方面的特征的便携式电子设备， 还包括处于所述固体材料层之上并覆盖所述腔的弹性屏蔽层。
本发明的第十七方面针对包括第十方面的特征的便携式电子设备， 其中电活性聚合物被由凝胶构成的电解质包围。
本发明的第十八方面针对包括第十方面的特征的便携式电子设备， 其中电极被彼此相对地设置在腔的壁上。
本发明的第十九方面针对包括第十方面的特征的便携式电子设备， 还包括控制单元，其被设置为从键感测机构接收对应于键感测机构上的 腔中的电活性聚合物的按下的位置检测数据，并且根据该键按下提供将 被施加在腔中电活性聚合物的电极上的电压以便改变所讨论的电活'1"生 聚合物的形状。
本发明的第二十方面针对包括第十方面的特征的便携式电子设备， 其中它是便携式通信设备。
本发明的第二十一方面针对包括第二十方面的特征的便携式电子 设备，其中它是蜂窝电话。
本发明具有以下优点。它允许改变键的形状，这使得用户能够更容 易地定位并使用他/她有兴趣使用的键。这还为他/她提供了键的触觉反 馈。
应当强调，本说明书中使用的术语"包括"规定了所叙述的特征、 整体、步骤或组件的存在，但是不排除一个或多个其他的特征、整体、 步骤、组件或其组合的存在或添加。
现在将结合附图更详细地描述本发明，其中
图1示意性示出以具有根据本发明的数据输入设备的蜂窝电话为形
式的便携式电子设备的前视图，
图2示意性示出设置在显示器之上的数据输入设备的侧视图，以及 图3示意性示出以正常的未抬高模式设置在数据输入设备中的 一个
键的侧视图，
图4示意性示出以抬高模式设置在数据输入设备中的所述键的侧视 图，以及图5示出为了使数据输入设备中的键抬高而设置在便携式电子设备 中的单元的框图。
具体实施例方式
现在将结合蜂窝电话描述根据本发明的便携式电子设备，该蜂窝电 话是这样的设备的优选的变体。该便携式电子设备可以是一些其他类型
的便携式通信设备，如无绳电话、通信模块、PDA或利用无线电波通信 的<壬何其他类型的<更携式{殳备。它还可以是游戏才几(gaming machine )、 笔记本或任何其他类型的便携式电子设备。
图1示意性示出根据本发明的第一实施例的电话的前视图。电话10 包括显示器12。这里，显示器12包括其中设置了键区形式的数据输入 设备14的区域。当数据输入设备14在其中设置了键的区域中被触摸时， 对应于该键的信息被数据输入设备14记录并且被输入到电话10中。在 这里，数据输入设备14确实具有特殊构造，将对其进行简要描述。
图2示意性示出根据本发明的数据输入设备14的实施例的结构的 侧视图。设备14包括上侧面对电话外部的透明弹性屏蔽层16。该层是 柔性的并且可以通过硅树脂来提供。因此，该层16是当用户输入信息 时触摸的电话的一部分。该屏蔽层16的底侧附接到固体材料层18的上 侧。该固体材料层可以由如PET的固体塑料制成。该固体材料层18包 括许多腔20,其中针对将被提供的键区中的每个键提供腔20。在这里， 每个腔20穿过整个固体材料层18。每个这样的腔20还填充有电活性聚 合物28。在固体材料层18下面，提供了键感测机构，其在这里是触摸 输入感测层组合24,该组合可以通过电阻性或电容性触板而被提供。在 电阻性触板的情况下，该组合可以通过彼此间隔的第 一弹性导电层和第 二导电层来提供。这两个层都可以以ITO薄膜的形式提供。因此，每个 腔20形成为以通过固体材料层18提供的壁为界的盒子、由触摸输入感 测层组合24提供的底部、以及由屏蔽层16提供的顶部。在这里，由触 摸输入感测层组合24的第一弹性导电层构成的底部的柔韧性不如屏蔽 层16,即其弹性与屏蔽层16不同。因此，具有电活性聚合物28和触摸 输入感测层组合24的腔20形成具有多个键的键区。在触摸输入感测层 组合24下面，提供有显示器26，该显示器有利地可以是液晶显示器以 便显示与键有关的信息。图3和4示意性示出以正常的非抬高模式以及抬高模式设置在数据
输入设备中的一个键27的侧视图，其用于描述本发明的原理。腔20如前面所述填充有电活性聚合物28,并且可以完全由电活性聚合物28填满。该聚合物28优选地以凝胶形式提供并且在这里被也具有凝胶形式的电解质22包围。在这里，电解质28作为壳体而提供以便保护电活性聚合物28。在腔20中，还提供了第一和第二电极30和32，其中第一电极30在这里连接到腔20的一个壁，而第二电极在这里连接到第二相对壁。因此，这些电极30和32彼此相对地提供。通过在这两个电极30和32之间施加电压，电活性聚合物28发生反应并改变其形状。因为屏蔽层16比腔的底部更柔软并且所述壁是固体的，所以仅仅相对于该屏蔽层16产生形状上的改变，这将导致聚合物28膨胀或收缩并且因此抬高或降低柔性屏蔽层16,从而提供抬高的或下降的键27。
以此方式，可以提供抬高的键27,这使得用户能够更容易地定位并使用他/她有兴趣使用的键。在键区很小并且不同键的数量很多的键区中是有利的。这还为用户提供了该键的触觉反馈。
电活性聚合物有利地是离子的电活性聚合物，比如离子的聚合物凝胶。然而，它也可以是离子化(ionomeric)聚合物-金属复合物或碳纳米管。
为了提供使用根据本发明的电活性聚合物的实例，现在参照图5，图5示出便携式电子设备中的被提供以抬高或降低数据输入设备中的键的单元的框图。
在这里，示出了控制单元34,其经由检测元件36和38连接到触摸输入感测组合24以及腔，这里由上面提到的单个键27来指示。
当用户在键区上按压键(例如键27)时，电活性聚合物和周围的电解质通过施加在腔之上的屏蔽层上的用户压力而被强制下降在与该腔对齐的处于下面的触摸输入感测层组合24的区域上。这使得腔中的电活性聚合物和周围的电解质将压力施加在触摸输入感测层组合24上，其中在电阻性触板的情况下，这两个导电层彼此接触。随后结构(通常是设置在层中的矩阵)中的位置由检测元件36和38检测。这些元件36和38可以被设置为根据列和行检测所述位置。随后，关于所述结构中的位置的位置检测数据被提供给控制单元34。在这里，例如可能的是，相对于设备的音乐播放功能进行选择。随后，控制单元34识别该位置并确定已经进行了那一个选择。随后，相对于该选择，决定抬高一个或
多个与所选功能相关联的键，例如将提供PLAY (播放)按钮的键。因此控制单元34定位将作为PLAY (播放)按钮的键并提供电压信号，该电压信号将被提供给将充当键27的腔内电活性聚合物的电极。这又可以抬高键27并且现在它可以更容易地由设备的用户使用，因为它已经相对于环境而被抬高，即相对于电话的表面以及相对于键区的至少一些键而#皮抬高。
在这里，应当认识到，数据输入设备不需要相对于显示器来提供，而是可以独立地被提供。自然，于是不必具有透明层，如果本发明的设备将被提供用在触摸屏中，情况将是如此。
而且，可以存在不同的模式，其中键区中的一些键可以被抬高，而其他键不能。在一种模式中，没有键可以被抬高。也可以降低不应当被使用的键。也可以将键的抬高与照明相结合，使得用户能够更容易地确定他/她应当使用哪些键。还可以在触摸输入组合与腔之间提供圆顶(dome),其中电活性聚合物作用于该圓顶，圆顶又作用于键感测机构。在这种情况下，还应当认识到，所述键感测机构不需要通过触摸输入感测层组合来提供，但是可以使用其他机构。
而且，所述腔也可以具有柔性壁，使得可以在侧面发生膨胀。以此方式，可以侧面地扩大键的尺寸。根据电活性聚合物的性质，所述腔因此可以仅仅填充有电活性聚合物，而其周围没有任何电解质。
还应当认识到，在数据输入设备中，可以在固体材料层与键感测机构之间以及在键感测机构与显示层之间提供有分隔层。因此，应当认识到，本发明仅仅由所附的权利要求限定。
权利要求
1.数据输入设备(14)，包括键感测机构(24)，固体材料层(18)，其设置在所述键感测机构(24)之上，其中所述固体材料层(18)包括至少一个穿过整个所述固体材料层(18)的腔(20)，其中所述腔(20)包括电活性聚合物(28)和两个电极(30，32)，以用于提供能够根据所施加的电压改变形状并且根据用户在键感测机构(24)上按下电活性聚合物(28)来在键感测机构(24)中记录输入的键(27)。
2. 根据权利要求1的数据输入设备(14),其中所述电活性聚合物 (28)和键感测机构(24)是透明的。
3. 根据权利要求2的数据输入设备(14 ),还包括位于所述键感测 机构下面的显示器(26)。
4. 根据任一项前述权利要求的数据输入设备(14),其中所述固体 材料层(18)包括多个腔，每个腔具有电活性聚合物和电极。
5. 根据权利要求4的数据输入设备(14),其中所述腔(20)以一 定的结构来提供，并且所述键感测机构(24)被设置为根据由腔(20) 的电活性聚合物(28)施加在键感测机构(24)中的某个区域上的压力， 通过提供指示所述结构中的位置的数据来检测键按压。
6. 根据任一项前述权利要求的数据输入设备(14),其中所述电活性聚合物(28)是离子的电活性聚合物。
7. 根据任一项前述权利要求的数据输入设备(14)，还包括处于所 迷固体材料层(18)上并覆盖所述腔(20)的弹性屏蔽层(16)。
8. 根据任一项前述权利要求的数据输入设备(14),其中所述电活 性聚合物(28)被由凝胶构成的电解质(22)所包围。
9. 根据任一项前述权利要求的数据输入设备(14),其中所述电极 (30, 32 )彼此相对地被设置在所述腔(20)的壁上。
10. 便携式电子设备(10),包括 数据输入设备(14),其具有键感测机构(20 ,固体材料层(18)，其设置在所述键感测机构(24)之上，其中所述固体材料层(18)包括至少一个穿过整个所述固体材料层(18)的腔(20),其中所述腔(20)包括电活性聚合物(28)和两个电极(30， 32)，以用于提供可以根据所施加的电压而改变形状并且可以根据用户 在所述键感测机构(24 )上按下电活性聚合物(28 )来在键感测机构(24 )中记录输入的键(27 )。
11. 根据权利要求10的便携式电子设备(10),其中所述电活性聚 合物(28)和所述键感测机构(24)是透明的。
12. 根据权利要求11的便携式电子设备(10),还包括位于所述键 感测机构下面的显示器(26)。
13. 根据权利要求10-12中任一项的便携式电子设备(10),其中 所述固体材料层(18)包括多个腔，每个腔具有电活性聚合物和电极。
14. 根据权利要求13的便携式电子设备(10)，其中所述腔(20) 以一定的结构来提供，并且所述键感测机构(24)被设置为根据由腔(20) 的电活性聚合物(28)施加在键感测机构(24)中的某个区域上的压力，通过提供指示所述结构中的位置的数据检测键按压。
15. 根据权利要求10-14中任一项的便携式电子设备(10),其中 所述电活性聚合物(28)是离子的电活性聚合物。
16. 根据权利要求10-15中任一项的便携式电子设备(10),还包 括处于所述固体材料层(18)之上并覆盖所述腔(20)的弹性屏蔽层(16)。
17. 根据权利要求10-16中任一项的便携式电子设备(10),其中 所述电活性聚合物(28)被由凝胶构成的电解质(22)包围。
18. 根据权利要求10-17中任一项的便携式电子设备(10)，其中 所述电极(30, 32 )被彼此相对地设置在所述腔(20)的壁上。
19. 根据权利要求10-18中任一项的便携式电子设备(10)，还包 括控制单元(34),该控制单元被设置为从键感测机构(24)接收对应 于键感测机构上的腔中的电活性聚合物的按下的位置检测数据，并且根 据该键按下提供将被施加在腔中电活性聚合物的电极上的电压以便改 变所讨论的电活性聚合物的形状。
20. 根据权利要求10-19中任一项的便携式电子设备(10),其中它是便携式通信设备。
21. 根据权利要求20的便携式电子设备(10),其中它是蜂窝电话。
全文摘要
本发明针对数据输入设备和包括这样的数据输入设备的便携式电子设备。该数据输入设备包括键感测机构(24)和设置在该键感测机构(24)之上的固体材料层(18)，其中该固体材料层(18)包括至少一个穿过整个固体材料层(18)的腔(20)。该腔(20)包括电活性聚合物(28)和两个电极(30，32)，以用于提供可以根据所施加的电压而改变形状的键(27)。这还允许根据用户在键感测机构(24)上按下电活性聚合物(28)来在键感测机构(24)中记录输入。
文档编号G06F3/023GK101689076SQ200780053541
公开日2010年3月31日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年6月28日
发明者G·克林休尔特, M·克莱弗曼, M·詹德布罗 申请人:索尼爱立信移动通讯股份有限公司