专利名称：用于便携式电子设备的可适配用户接口和机制的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及具有用户接口的电子设备，更特别地涉
及具有诸如键盘等可以被配置为向用户呈现多种基于设备模式的键盘 配置的用户接口的电子设备。
背景技术：
诸如无线电话等便携式电子设备正在变得越来越流行。根 据一些估计，目前在全世界范围内，超过二十亿个移动电话在使用中。 由于更多的人开始使用移动设备，设计师和工程师正在创造集成越来 越多特征的设备。例如，目前许多移动电话还包括数字照相机功能和 文本消息收发功能。有些甚至包括音乐重放功能。图3示出依照本发明的动态键盘接口的一个实施例的剖视图。图7示出依照本发明的一个实施例的处于不透明状态的光 学快门。图9示出依照本发明的一个实施例的分段电致发光设备。
由于各种原因，在正面213上也可以期望有印刷物。例如， 可能期望稀薄组织印刷物或涂盖印刷物以便在设备(100)顶上提供半 透明的无光饰面。此类饰面可用于防止来自尖锐对象或指纹的化妆品 沾污。然而，通过仅在背面211上印刷，正面213可以保持平滑且有 光泽。当在覆盖层202的背面211上执行印刷时，保护设置在设备内 部的印刷物免于磨损和擦伤。在显示区201中通常不存在印刷物，因 此可以容易地观看高分辨率显示器209。然后，出于上列原因，可以期 望在显示区201周围的印刷物。覆盖层202还可以包括紫外线阻挡物。此类阻挡物可用于 改善高分辨率显示区209的可见度和保护设备(100)的内部部件。光学快门204被配置为向用户呈现多个键盘配置。在一个 实施例中，每个键盘配置对应于设备(100)的特定操作模式。例如， 照相机模式可以对应于第一键盘配置，而电话模式可以对应于替代配 置。光学快门204通过将分段光学快门204的区段从不透明状态转换 为半透明状态来呈现多个键盘配置中的每一个。当半透明时，光可以 通过每个快门。当不透明时，没有光通过。结果是每个单独键的展示 和隐藏。每个键形成可以由用户来选择的驱动目标。提供了衬底层207以承载用于显示器的层的各种控制电路 和驱动器。可以是诸如FR4印刷电路板的刚性层或诸如印刷在诸如 Kapton⑧等挠性材料上的铜迹线(copper trace)的挠性层的衬底层207 包括电气部件、集成电路、处理器、以及相关电路以控制显示器的操 作。衬底层207包括耦合到设备(100)内的其他电气部件的连接器214。
0065如电阻开关层206的讨论中所述，在一个实施例中，驱动 由光学快门204所呈现的一个键所需的仅仅是少量挠度。在覆盖层202 由塑料薄膜制成的情况下，塑料的轻微挠度将驱动电阻开关层206上的开关。在覆盖层202由玻璃制成的情况下，整个覆盖层202的轻微 挠度将驱动电阻开关层206上的开关。此挠度约为几十微米。这样， 用户可能在按下每个键时根本感觉不到任何挠度。接下来，可以看到光学快门204。在一个实施例中，使用 扭曲向列液晶显示器材料来制造光学快门。将在下文中作为示例性实 施例来讨论此材料。然而，对于得到本公开的帮助的本领域技术人员 来说很明显的是，本发明不限于此。可以同样地使用其它材料，包括 聚合物分散液晶材料、超级扭曲向列液晶材料、铁电液晶材料、电控 双折射材料、光学补偿弯曲模式材料、客体-主体材料、以及其它类型 的光调制。光学快门204由夹在两个电极304、 305与两个衬底306、 307之间的扭曲向列液晶显示器材料303制成。电极304、 305和衬底 306、 307优选地是透明的，使得光可以自由地通过每一个。衬底306、 307可以由塑料或玻璃制造。在一个实施例中，使用附着于衬底306的 铟锡氧化物来构造上电极304。使用附着于下衬底307的铟锡氧化物层 来构造下电极305。在一个实施例中，所述图案是表示设备的按键或用 户驱动目标的字母数字键或符号的那些图案。当其适合于特定设计或 应用时，可以将两个电极304、 305图案化；然而，当两个电极304、 305均被图案化时，用户可见度可能受到影响。图案化电极(多个)305 经由图案化电气迹线而连接到控制电路308。控制电路308向图案化电 极(多个)305施加场，而另一电极304充当地。电场的方向对于光学 快门204来说不重要，因此任何一个电极都可以充当地。光学快门204还可以包括设置在光学快门顶上和下面的一 个或多个偏振层。这些偏振层用于在下文将示出的扭曲向列液晶设备 中，使光沿着偏振轴偏振。在一个实施例中，电致发光设备205包括透反射体层。作 为被配置为反射光并使光透过的半透明材料的透反射体层允许设备 (100)在透反射模式下操作。在透反射模式下，当光学快门204中的 任何快门打开时，入射光通过快门，从透反射体层反射出，并返回到 用户。此举使得各种键在明亮条件下可见。当电致发光设备205可操 作时——这可以由环境光传感器来支配，透反射体使来自电致发光设 备的光通过打开的快门。此举使得各种键在低照度条件下可见。可以在电致发光设备205的顶上包括具有一种或多种颜色的可选色彩层313。还可以是兼备透射和反射特性的透反射体的色彩层
313可以用来改变来自电致发光设备205的光的颜色。色彩层313可以 替换地由仅具有透射特性的滤色器制成。此接近检测可以用于多种功能。如上所述，接近检测可以 用来检测对象沿x和y方向502、 503的位置。这在覆盖层(202)由 诸如玻璃等刚性材料制成时有用。此外，接近检测可以用来使设备100 从第一模式转换为第二模式。举例来说，当设备关闭或处于低功率状 态时，用户可以通过触摸设备IOO的前表面(105)来唤醒设备。检测 用户手指的接近检测可以促使设备100从低功率状态唤醒。此唤醒可 以包括促使光学快门(204)呈现与默认或前一模式相关的键盘配置。现在转到图8，其中示出各个示例性快门801、 802、 803、804已经从不透明状态转换为半透明状态时的光学快门204。可以设置 在衬底层207上的控制电路被配置为可能是基于设备(100)的当前操 作模式选择性地驱动至少一个快门或单元，以便使快门从第一单元状 态转变为第二单元状态。[OO卯]充当光学快门204内的区段的每个快门对应于按键或特定 窗口 (诸如高分辨率显示器(209)上方的窗口)，使得当驱动每个区 段时，键变得对用户可见。入射光701通过快门801、 802、 803、 804， 从而使得快门的形状可见。举例来说，在设备(100)包括电致发光设 备205的情况下，来自电致发光设备的光可以在快门801、 802、 803、804打开时通过快门801、 802、 803、 804而投射。这将是透射模式下 的操作。可以将电致发光设备(205)配置为仅在低环境照度条件下操 作。在设备(100)包括透反射体层的情况下，光可以通过每个快门801、802、 803、 804，从透反射体层反射出，并返回通过每个快门801、 802、803、 804。这是透反射模式下的操作。[0091图8的示例性快门801、 802、 803、 804已被几何配置为 便携式电子设备的特定按键符号。这些按键和符号仅仅是示例性的， 因为对于得到本公开的帮助的本领域技术人员来说很明显的是，可以 有许多不同的形状和尺寸。每个快门801、 802、 803、 804通过从第一 (不透明)状态转换为第二 (透明)状态来形成用户驱动目标。[0092现在转到图9，其中示出依照本发明的实施例的分段电致 发光设备900的一个实施例。分段电致发光设备900包括被定位为对 应于光学快门(204)的快门的图案化电极901。通过使用图案化电极 901，可以选择性地驱动光区段。换言之，当每个快门被驱动以从不透 明状态转换为半透明状态时，对应的图案化电极及因此的对应的电致 发光单元被驱动以便通过被驱动的区段而投射光。这与具有单个电极 或全面ON状态的电致发光设备相反。通过驱动选择性的图案化电极 901，只驱动对应于打开的快门的那些图案化电极，从而降低设备(100) 的总功率消耗。[0093分段电致发光设备900还可以包括与之耦合的反射或透反 射层902。例如，可以在分段电致发光设备900的顶部设置反射层902。 这样，分段电致发光设备900可以在发光设备不活动时在反射模式下 操作，并在发光设备活动时在透反射模式下操作。除如前所述地将电 致发光材料用于分段电致发光设备900之外，还可以使用其它材料， 包括发光二极管阵列、等离子面板、真空荧光面板、有机或高分子发 光二极管面板、或其它光源材料。[0094现在转到图IO，其中示出依照本发明的实施例的电阻开关 层206。电阻开关层206操作为电阻感测层以检测用户何时驱动由光学 快门(204)呈现的一个键。在
图10的视图中，可以看到电阻开关的 阵列1001。在一个实施例中，设置在覆盖层(202)、电容性传感器(203)、 光学快门(204)和电致发光设备(205)下面的开关层206包括只在 键盘区106下面的电阻开关。现在转到图12，其中示出依照本发明的触觉反馈层208 的一个实施例。如上所述，在一个实施例中，设备的平滑前表面(105) 不包括突出的popple (起伏)型按钮。因此，当驱动按键时，不存在 供用户在物理上按压的任何东西。为了模拟popple (起伏)型按钮的 响应，本发明的一个实施例包括触觉反馈层208。触觉反馈层208包括 向用户传递指示按键已被成功驱动的反馈感觉的变换器315。在一个实 施例中，触觉反馈层208被设置在电阻开关层(206)下面。这种转换可以用来指示从低功率模式的变化，或用来沿着 键盘区1703呈现多个键盘配置之一。如上所述，当设备100处于空闲 模式时，在电容性传感器(203)检测到在设备IOO的预定距离内的对 象时，设备100的空闲模式可以变为活动模式。在一个示例性实施例 中，此预定距离小于5毫米。[00107既然已经描述了依照本发明的实施例的电子设备100的结构和操作，以下附图将转到用示例性多功能设备的各种模式来呈现各 种键盘配置时的设备的功能。在一个实施例中，此类示例性多功能设 备包括高分辨率显示器和分段光学快门设备。分段光学快门设备被配 置为向用户呈现至少一个键盘配置。所呈现的键盘配置对应于设备的 特定操作模式，并仅包括操作该特定模式所需的那些键。虽然分段光 学快门设备可以仅横过键盘区，但在示例性实施例中，分段光学快门 设备横过键盘区和高分辨率显示器两者。分段光学快门设备还被配置 为选择性地从不透明状态转换为半透明状态。具体地说，分段光学快 门被配置为通过将键盘区中的一个或多个区段从不透明状态转换为半 透明状态而沿着键盘区向用户呈现多个键盘配置中的至少一个。[00108虽然本发明的实施例可以应用于许多不同设备中的任何一个，但示例性设备将包括以下操作模式无线电话模式、导航模式、 游戏模式、音乐播放器模式、视频播放器模式、图片显示模式、文本 捕捉模式、图片捕捉模式、或视频捕捉模式。对于得到本公开的帮助 的本领域技术人员来说很显然的是，可以使用其它模式、这些模式的 子集、以及这些模式的子集的替代组合。所述模式仅仅是示例性的。[00109本发明的实施例的一个益处是可以将多个输入设备和模
式集成到单个紧凑的物理空间中。包括电容性传感器(203)和电阻感 测层(206)的与由分段光学快门(204)和电致发光设备(205)提供 的"秘密"发光特征组合的触摸感测部件用于产生为设备(100)的各 种模式下的情况专用任务而优化的多模式输入机制。现在转到图22，其中示出处于音乐重放模式的示例性多模
34式设备1800。在设备的一个实施例中，该设备被配置为存储并重放音
乐或视频。在此类模式下，低分辨率光学快门(204)被配置为沿着用 户接口 2202呈现对应于音乐模式的驱动目标2201。此类驱动目标2201 可以至少包括快进按钮2203、倒回按钮2204、播放按钮2205和暂停 按钮2206。在设备的一个实施例中，可以以相对于高分辨率显示器 209的多种取向来呈现这些音乐模式按钮。由于高分辨率显示器的尺度 可以不是正方形，所以在横向地保持设备的横向模式下观看某些图像 可能更理想。为了适应此类情况，在一个实施例中，可以在相对于高 分辨率显示器的纵向模式、即设备被设置在直立位置上的模式下呈现 快进按钮2203、倒回按钮2204、播放按钮2205、以及暂停按钮2206。 替换地，可以以用于高分辨率显示器209的横向模式的横穿第一取向 而对准的第二取向、即横向取向来呈现快进按钮2203、倒回按钮2204、 播放按钮2205、以及暂停按钮2206。现在转到图23，其中示出处于游戏模式的示例性多模式设 备1800。在游戏模式下，可以以相对于高分辨率显示器209的纵向取 向来呈现键盘配置2301。在游戏模式下，所需要的仅仅是基本的按键 组，包括与导航设备1802相关联的方向键、可以设置在设备的底部处 的两个或三个游戏动作键2302。现在转到图24，其中示出处于照相或视频捕捉模式、亦称 照相机模式的示例性多模式设备1800。在照相机模式下，在相对于高 分辨率显示器209的横向模式下呈现特定键盘配置2401。在横向取向 中，以相对于图21-23的键盘配置取向为横向的取向来呈现选择照相机 操作键2404。在图片显示在高分辨率显示器上的同时，可以位于示例 性多模式设备1800的后表面上的照相机进行照相。当低分辨率显示器具有处于不透明状态的区段时，禁止光
通过各个快门或窗口。低分辨率显示器被配置为基于设备的操作模式 而使多个区段中的每个从不透明状态转换至半透明状态。当这种情况 发生时，低分辨率显示器促使一个或多个驱动目标或按键沿着用户接 口出现。每个设备驱动目标对应于设备的活动模式，并且在一个实施 例中，每个设备驱动目标配置仅限于设备的活动模式所需的那些驱动目标配置。请注意，在驱动目标仅限于所提供的那些驱动目标的此类 实施例中，还可以将设备配置为使得用户互操作(包括动态键盘的触 摸)在被应用到除与设备的活动模式相关的区域之外的区域时被忽略。 本发明的实施例使得能够在设备的紧凑键盘区内呈现多种键盘配置， 从而提高使用的容易性并降低用户的认知负担。
[00132在前述说明书中，已经描述了本发明的特定实施例。然而， 本领域的技术人员认识到，在不脱离如随附权利要求中所阐述的本发 明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，虽然已示出并 描述了本发明的优选实施例，但很明显，本发明不限于此。在不脱离 随附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术 人员将想到许多修改、改变、变更、替换、以及等价物。因此，例如， 应认为本说明书和附图是说明性而非限制性的，并且所有此类修改意 图包括在本发明的范围内。
权利要求
1.一种具有用户接口的电子设备，包括被耦合到具有光学快门能力的动态键盘的电容性触摸传感器和力传感器。
2. 根据权利要求l所述的电子设备，其中，所述具有光学快门能力的动态键盘包括第一显示区，该第一显示区包括被配置为在不透明 状态与半透明状态之间转换的能够选择性操作的区段。
3. 根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述第一显示区包括 分段显示设备。
4. 根据权利要求2所述的电子设备，其中，每个所述能够选择性 操作的区段被几何配置为下述之一字母数字键、预定符号键、或其 组合。
5. 根据权利要求2所述的电子设备，还包括设置在所述第一显示 区下面的透反射体层。
6. 根据权利要求5所述的电子设备，还包括电致发光设备。
7. 根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述电致发光设备包 括被配置为与所述能够选择性操作的区段对准的多个能够选择性发光 的区段。
8. 根据权利要求2所述的电子设备，还包括被设置为接近于所述 具有光学快门能力的动态键盘的第二显示区。
9. 根据权利要求8所述的电子设备，其中，所述第一显示区包括 分段显示设备，进一步，其中，所述第二显示区包括像素化显示设备。
10. 根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述分段显示设备至少部分地覆盖所述像素化显示设备。
11. 根据权利要求IO所述的电子设备，其中，所述像素化显示设备包括液晶设备，该液晶设备具有第一光偏振器和第二可控光偏振器，该第二可控光偏振器被配置为选择性地改变从中通过的光。
12. 根据权利要求ll所述的电子设备，还包括设置在所述液晶设备上方的偏振层，其中，所述偏振层的透射轴基本上平行于所述第一光偏振器的透射轴。
13. —种电子设备，包括用于接收触摸输入的用户接口，所述用户接口包括覆盖层、被设置在所述覆盖层下面的电容性传感器层、以及分段光学快门层，该分段光学快门层被配置为呈现被设置在所述覆盖层下面的多种接口配置。
14. 根据权利要求13所述的电子设备，还包括被设置在所述覆盖层下面的电阻感测层，该电阻感测层被配置为检测与所述用户接口的接触。
15. 根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述电阻感测层被设置在所述分段光学快门层下面，并且所述分段光学快门层被设置在所述电容性传感器层下面。
16. 根据权利要求14所述的电子设备，还包括被设置在所述分段光学快门层下面的电致发光设备。
17. 根据权利要求16所述的电子设备，其中，所述电致发光设备包括分段电致发光单元层。
18. 根据权利要求17所述的电子设备，还包括电路衬底组件，该电路衬底组件被电气地耦合到所述电容性传感器层、所述分段光学快门层或所述电阻感测层中的至少一个。
19. 根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述电路衬底组件包括控制电路，该控制电路被电气地耦合到所述分段电致发光单元层，其中，所述控制电路被配置为选择性地驱动所述分段电致发光单元层的至少一个区段，从而促使所述至少一个区段从第一状态转变为第二状态。
20. 根据权利要求19所述的电子设备，其中，所述第一状态包括不透明状态且所述第二状态包括半透明状态。
21. 根据权利要求17所述的电子设备，还包括被电气地耦合到所述分段电致发光单元层的电路衬底组件，其中，被耦合到所述电路衬底组件的控制电路被配置为选择性地驱动至少一个单元从第一单元状态转变为第二单元状态。
22. 根据权利要求21所述的电子设备，其中，所述第二单元状态包括照明状态。
23. 根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述覆盖层由薄膜塑料或玻璃之一制造。
24. 根据权利要求23所述的电子设备，其中，所述覆盖层具有选择性地设置在其上的非传导油墨印刷物。
25. 根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述覆盖层包括显示区和用户接口区。
26. 根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述电容性传感器层包括被设置在所述显示区周围的多个电容性感测设备。
27. 根据权利要求26所述的电子设备，还包括被设置在所述覆盖层下面的电阻感测层，其中，所述电阻感测层被设置在所述用户接口 区之下。
28. 根据权利要求B所述的电子设备，其中，用非传导半透明粘合剂将所述覆盖层、所述电容性传感器层以及所述分段光学快门层机械地耦合在一起。
29. 根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述分段光学快门层包括低分辨率液晶显示器。
30. 根据权利要求29所述的电子设备，其中，所述低分辨率液晶显示器包括扭曲向列液晶显示器。
31. 根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述分段光学快门层包括多个区段，所述多个区段中的每个对应于所述电子设备的按键，使得当所述多个区段中的所述每一个被驱动时，所述按键变得对于用户可见。
32. 根据权利要求31所述的电子设备，其中，所述多个区段中的所述每一个被几何配置为所述电子设备的特定按键符号。
33. 根据权利要求31所述的电子设备，还包括电致发光单元层，该电致发光单元层包括与所述多个区段对准的多个电致发光单元，其中，当所述多个区段中的每一个被驱动时，对应的电致发光单元被驱动，以便通过所述多个区段中的每一个而投射光。
34. 根据权利要求14所述的电子设备，还包括被设置在所述电阻感测层下面的触觉反馈层。
35. 根据权利要求34所述的电子设备，其中，所述触觉反馈层包括金属板，该金属板具有与之耦合的至少一个压电变换器，还包括控制电路，该控制电路耦合到每个所述电阻感测层和所述至少一个压电变换器，使得在所述控制电路接收到来自所述电阻感测层的按键信号时，所述控制电路被配置为驱动所述至少一个压电变换器。
36. —种具有用户接口的电子设备，所述用户接口包括动态键盘区，所述动态键盘区包括分段光学快门，被配置为通过使所述分段光学快门的区段从不透明状态转换为半透明状态来呈现多个键盘配置，每个键盘配置包括多个驱动目标；电容性传感器，被配置为检测对象相对于所述动态键盘区之一或所述多个驱动目标中任何驱动目标的接近位置；以及力开关阵列，被配置为检测与所述动态键盘区之一中任何动态键盘区或所述多个驱动目标中任何驱动目标的接触。
37. 根据权利要求36所述的电子设备，其中，所述多个键盘配置对应于所述电子设备的多个操作模式。
38. 根据权利要求37所述的电子设备，其中，所述多个模式包括下述之一无线电话模式、导航模式、游戏模式、音乐播放器模式、视频播放器模式、图片显示模式、文本捕捉模式、图片捕捉模式、或视频捕捉模式。
39. 根据权利要求36所述的电子设备，还包括被设置在所述分段光学快门下面的发光设备，其中，所述发光设备被配置为在透射模式下通过所述分段光学快门的至少一个区段而投射光。
40. 根据权利要求39所述的电子设备，其中，所述发光设备还包 括与之耦合的反射层，以便在所述发光设备不活动时在反射模式下操 作，并在所述发光设备活动时在透反射模式下操作。
41. 根据权利要求36所述的电子设备，其中，所述用户接口还包 括显示区和导航区。
42. 根据权利要求41所述的电子设备，还包括被设置在所述用户 接口顶上的覆盖层，其中，所述覆盖层包括所述导航区的触觉分界。
43. 根据权利要求41所述的电子设备，还包括被设置在所述显示 区下面的高分辨率显示器，其中，所述分段光学快门覆盖所述高分辨 率显示器的至少一部分。
44. 根据权利要求37所述的电子设备，其中，所述区段中的每一 个被几何地构造为所述电子设备的字母数字或设备按键符号。
全文摘要
一种多模式电子设备(100)包括用于向用户呈现多个键盘配置之一的具有快门能力的动态键盘。由光学快门(204)呈现每个键盘配置，该光学快门(204)打开或关闭被几何配置为字母数字或设备按键或符号的窗口或快门。在一个实施例中，每个键盘配置限于设备(100)的特定操作模式所需的那些键盘配置。光学快门(204)是在低分辨率按键区中向用户呈现用户驱动目标的低分辨率显示器。随着设备的每个模式的改变，所呈现的对应键盘配置相应地改变。
文档编号G06F3/033GK101636710SQ200880006349
公开日2010年1月27日 申请日期2008年2月5日 优先权日2007年2月27日
发明者R·道奇·D·达斡尔曼, 亚当·K·赛巴特, 保罗·N·包求, 史蒂文C.埃默特, 庄志明, 戴维·B·克兰菲尔, 肯·K·富 申请人:摩托罗拉公司