专利名称：带有显示功能的键盘的键帽构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机外围设备，尤其涉及带有显示功能的键盘的键帽构造。
背景技术：
计算机外围设备被持续地细化以便扩展功能并提供质量用户体验。一个改进方面在于提供将键盘型输入功能与向用户显示输出的能力相结合的外围设备。在许多情况下， 这是通过提供具有和按键分开的显示区域的键盘来实现的。例如，在常规的键盘布局中，矩形的LCD显示可位于功能键或数字键区之上。另一种在外围设备中结合输入和输出能力的方法是使用触摸交互式显示上的虚拟键盘。在该情况下，直接在按键上提供显示能力每个按键一般由触摸交互式设备用表示其功能的图例或符号来显示。虚拟键盘方法有许多好处，包括能够动态地改变每个按键的显示。然而，从单纯的输入观点来说，交互式触摸显示通常较不期望。特别是，触摸显示不提供触觉反馈，而触觉反馈能提供更为响应的且令人愉快的键入体验。
发明内容
根据本发明一方面，提供了计算机外围设备。计算机外围设备包括显示设备和包括多个按键的键盘部件。键盘部件被设置在显示设备之上。键盘部件被配置成允许通过键盘部件观看由显示设备产生的图像。键盘部件的每一个按键都可选择性地在物理上按压以产生输入信号。此外，键盘部件的每一个按键包括具有外周块和中央块的键帽。中央块是透明的以允许来自显示设备的光通过中央块传递至键盘部件的用户。提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式
中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本发明的任一部分中提及的任何或所有缺点的实现。
图1示出包括计算机外围设备的示例性计算系统，所述计算机外围设备提供了结合键盘部件的按键来显示可观看输出的能力。图2是图1所示的计算机外围设备的分解图，并且示出由计算机外围设备的键盘部件下方的显示设备来提供可观看的显示输出。图3示出可结合图1和2的计算机外围设备采用的输出显示能力的示例。图4和5是可结合图1和2的计算机外围设备采用的按键的实施例的局部剖视图。图6和7是两块式键帽的实施例的底面图和顶面图，所述两块式键帽包括一中央透明块以便于对键盘部件下方的显示设备产生的图像进行通过按键的观看。图8示出具有偏移触觉反馈结构的键盘部件基底结构的示例性配置。图9是示出与图像的通过按键观看相关联的观看考虑事项的按键的侧视图。
图10和11是示出进一步的示例性按键构造的分解图。
具体实施例方式图1描述了示例性计算系统20，该系统包括显示监视器22、组件机壳对(例如包含处理器、硬盘驱动器等)以及计算机外围设备沈。图2提供了计算机外围设备沈和可用于其构造中的示例性组件的附加视图。如在各个例子中描述的，可实现计算机外围设备26 以便在键盘型输入功能之外提供可显示的输出。此外，计算机外围设备可以包括采用具有透明组件的两块式构造以便于图像的通过按键观看的按键。也可以采用两块式构造来任选地隐藏或减少外围设备的不与显示功能有关的各部分的视觉影响。参考示例性计算机外围设备的键盘功能，术语“输入”和“输出”在本说明书中将频繁使用。在结合键盘按键使用时，术语“输入”一般是指由外围设备在按键激活时提供的输入信号。“输出”一般是指为按键提供的显示，诸如所显示的表明按键功能的图例、图标或符号。如按键28上的“0”、“1”/卞”、“1 ”、“11”、“￥”等所示(图1和2)，通常期望计算机
外围设备沈被配置成提供常规的字母数字输入能力。为了简化示出，图1和2所示的许多按键没有标记，然而应当理解，每个按键通常会包括一个标记或显示。而且，除了或取代公知的“QWERTY”表示以外，键盘的按键观可以被不同地配置以提供其他输入。例如，可以分配按键以便为各种语言和字母表提供功能，以及/或者激活其他输入命令来控制计算系统 20。在一些实现中，按键功能可动态地改变，例如响应于改变在计算系统20上运行的一段软件的操作上下文而改变。例如，在按压“ALT”键之后，用来输入字母“F”的按键可能取而代之地导致激活软件应用程序中的“File(文件)”菜单。一般而言，应当理解，当前例子中的按键可以被选择性的按压，以提供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以提供各种各样的可显示输出以提高并以其他方式扩充计算体验。在一些例子中，计算机外围设备使可观看输出显示在个别键观上或显示在其附近以指示按键功能。这可在图1和2中所见，其中使用显示机制(例如位于按键下方的液晶显示(LCD)设备)来指示按键的“Q”、“W”等功能，而不是使用字母被涂或印在键帽表面上的按键。这一动态和可编程的显示能力便于计算机外围设备沈的各种不同方式的潜在用途。 例如，上述基于英语的键盘或者可被替代地映射到以字母表顺序而不是常规的“QWERTY”表示来提供字母，于是可容易地改变每个按键的显示以反映不同的按键分配。这里所构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观看输出，并不限于字母表、字母、数字、符号等。作为对上述例子的替代，可以以不必要在空间与个别键相关联的方式来显示图像。例如，图像可能被呈现在键盘的跨多个按键的区域中。所提供的图像不必要与键盘的输入功能相关联。例如，可以为审美目的而提供图像以定制用户体验、或者提供其他类型的输出。实际上，本发明包含用于任何目的的显示输出。同样， 除了在按键观之上或附近提供的显示之外，可以在其他区域中提供显示功能，例如在位于按键观上方的区域32中。而且，除了按键观所提供的键盘型输入以外，计算机外围设备 26的区域32或其他部分可被提供有基于触摸或姿势的交互性。例如，经由基于电容的技术、基于电阻的技术或其他合适的方法，区域32可以被实现为交互式的触摸屏显示。现在转至图2，计算机外围设备沈可包括显示设备40以及设置在显示设备上并与其耦合的键盘部件42。键盘部件42可以是至少部分透明的，以允许用户通过键盘部件观看显示设备所产生的图像。例如，在一个实施例中，每个按键观具有一中央透明部分，该中央透明部分允许用户观看由位于键盘部件42下方的IXD面板或其他显示设备所产生的图像。 在一些情况下，按键的几乎全部都是透明的。在其他例子中，按键的外围部分可能是不透明的，例如，以便隐藏便于将键帽向上和向下移动的结构。可以采用各种类型的显示设备40。如上简要表明的，一种类型的合适的显示设备是LCD设备。实际上，在这里讨论的例子中将会经常引用LCD设备，然而这不是限制性的， 应当理解，键盘部件可以与各种其他显示类型耦合。图3提供了如何结合个别按键观来使用计算机外围设备沈的显示能力的进一步说明。特别是，如分别在时刻T0、T1、T2等所示，例如，可以改变与按键观相关联的显示输出以反映通过按下该按键而产生的输入命令。然而，如上所述，计算机外围设备所提供的可观看输出可以采用除与个别按键及其输入功能相关联的显示以外的形式。如图1和2的例子所示，键盘部件42 —般会包括多个按键，所述多个按键采用某一类型的机制，该机制允许按键被按下或以其他方式被移动以产生输入信号。尽管主要使用术语“按键”，然而该术语不是限制性的，应当理解，可以包括按钮以及其他任何其他可由用户移动来提供输入的结构或机制。图4到11示出可用于实现键盘部件42的个别按键的示例结构。现在特别参照图4和5，这些图示出键盘部件42的一部分的局部剖视图，包括个别按键观的实施例。按键观包括键帽50，键帽50具有外周部分52和中央部分Μ。在一些构造中，外周部分52和中央部分M被形成为分开的不同块，并因此有时被称为外周块52 和中央块Μ。许多这些相同结构可在图6和7中所见，图6和7分别提供了键帽50的底面图和顶面图。剪刀结构60 (图4和5)被设置在键帽50和键盘部件42的基底结构62 (图4)之间。剪刀结构被配置成允许键帽5相对于基底结构62向上和向下移动。特别是，剪刀结构 60被配置成在移动期间将键帽50保持对齐，并确保移动被限制为朝向或离开基底结构的垂直线性移动，而不是扭曲、倾斜等。例如，一般偏好使键帽的顶部在键帽移动期间与基底结构62保持平行。剪刀结构60可包括经由枢轴点66彼此转动的两个部分63和64。每个部分包括一对相对的连接板，有一对杆在这两个连接板间伸展。特别是，剪刀部分63包括连接板72。 杆74伸展自连接板72的第一端；杆76伸展自连接板72的第二端。这些杆伸展至一个相对的类似连接板结构，该结构在图5中由于被键帽50隐藏而不可见。另一剪刀部分64包括类似的结构连接板82、杆84和86、以及在图5中隐藏的相对的连接板结构。剪刀结构60可被不同地从各种不同的材料中配置和形成。在一些实施例中，整个结构可以是塑料的。在其他示例中可能希望用金属形成一些或全部部件。特别是，一些实施例采用在金属连接杆周围浇铸的塑料连接板。当硬度和刚度特别重要时，金属杆的这种用途可能是有利的，例如在大格式按键(例如键盘的“shift”键或“tab”键)的情况下。应当理解，当按键被向下朝基底结构62按压时，剪刀结构60的各部分相对于彼此而转动。转动动作导致剪刀结构的总体降低，并且使剪刀结构的有效长度略增。为了适应这一长度变化，剪刀结构可以以允许一些横向移动的方式与邻接结构耦合。特别参照图4的例子，剪刀结构60的各部分如下地与键帽50和基底结构62啮合 杆74被卡合到键帽50下侧提供的一对弹簧钩90 (图6示出但图4和5未示出) 中。这一啮合允许杆旋转，如在按下按键时发生，但保持杆相对于键帽的横向位置。·杆86与键帽50的下侧邻接，但被允许在按下按键期间稍微横向地滑动，以适应剪刀结构在收缩期间的有效变长。 杆84由基底结构62上的一对弹簧钩(未示出)支持，而杆76邻接基底结构，但它被允许相对于基底结构横向滑动。类似于杆74和86，这一布局一般原地支持剪刀结构， 同时允许在剪刀结构的转动操作期间发生的有效长度变化。参考图5，可以理解，剪刀结构可以被设置在每个按键的外围，从而使该按键的中央区域没有遮盖并且可最大限度地用于显示目的。特别是，当从按键顶部笔直地观看键帽 50时，剪刀结构的连接板和杆全部位于按键的外围，在键帽的外周块52下方。由此，当在键盘部件下采用LCD或其他显示设备时，外围配置的剪刀结构允许通过按键(即通过透明中央块54)无遮盖地观看显示的较大部分。继续图4到7，可以结合按键的传动而采用其他结构和机制。在当前例子中，由于键帽50朝着基底结构62被按下(图4)，因此柱塞或片形(tab-like)的突出100会按下触觉结构，例如与按键相关联的触觉反馈圆盖102(图4)。随着按键从静止位置移动到其完全按下的状态，触觉反馈圆盖最终会收缩，并且导致动作或按键感觉的明显变化。除了收缩反馈圆盖以外，按下按键引发产生与按键相关联的输入信号或命令的电事件的出现。在一例中，在基底结构62上使用三层构造，其中导体110和112被绝缘层114分开。这些层一起形成切换机制。特别是，按下按键以及收缩触觉反馈圆盖使导体110和112通过绝缘层 114中的孔11 彼此接触，由此建立了产生输入信号的电连接。无论生成信号所用的实际机制为何，使用触觉结构提供了切实的、触觉的反馈，该反馈确认了用户的物理移动(即按下按键)实际上已经将期望的输入信号发送至所附计算机。触觉结构可以被实现为由金属或硅酮形成的触觉反馈圆盖，或者其他橡胶状的圆盖结构，仅举一些可能的例子。特定类型的触觉结构的选择可由与按键感觉有关的折衷和考虑、 键盘厚度、显示性能、制造问题、稳健性、可靠性等来通知。如下面进一步详述，在特定实施例中可以通过用较薄的键盘部件来提高显示性能。由金属制成的触觉反馈圆盖通常用来减少键盘部件厚度(相对于其他类型的圆盖)，然而在一些情况下，从触觉观点来说，这些圆盖是较不期望的。相反，橡胶状触觉圆盖可以为键盘提供期望的感觉或动作，但代价是会影响显示性能的增加的厚度。图8示出基底结构62上或关于基底结构62的触觉结构的示例性布局。特别是， 附图示出与包含九个正方形按键的区域相对应的基底结构62的一部分，例如，图1-3所示键盘的中央部分开始。为简洁起见，附图中未示出按键本身。虚线区域表示基底结构62中的孔62a。这些孔一般与键帽的透明中央部分(例如图4-7所示的中央透明块54)对齐， 以便通过键盘部件观看到底层的显示设备。附图还示出每个按键的触觉结构(例如触觉圆盖102)偏离该按键的中央显示部分，以便不干扰显示功能。实际上，与结合图4和5讨论的剪刀结构配置类似，触觉结构位于按键的外围以便最大化地使用该按键的中央部分进行显示。除了或替代孔62a，基底结构62可以由透明材料构成以便于显示能力。同样，基底结构可包括刚硬块或区域以保持和/或支持按键结构、以及包含绝缘层和导电层的单独的灵活区域，所述绝缘层和导电层提供了上述电切换和连接。作为所述布局的替代，可以在不阻碍通过键帽显示图像的其他位置处提供触觉结构。例如，与底边相对，可以在基底结构的孔的顶边或侧边提供触觉结构。此外，触觉结构可以位于剪刀部件下方，使得它们通过剪刀部件的传动来压缩。不管特定配置为何，触觉结构的中央偏移位置通常是期望的，因为它最小化或消除了与通过按键的显示功能干扰的可能性。如本文所讨论的，会出现和观看显示设备40 (图2、所产生的图像有关的各种考虑事项。这些考虑事项的一些涉及在典型布局中，图像源(即显示设备40)位于键盘部件42 下方。因此，用户必须能看“穿”键盘部件以看到图像。另一方面，键盘部件的一些部分可能出于各种原因而不透明，可能希望配置键盘的这种“非显示”部分，使得它们不损坏或以其他方式阻碍显示功能。在一些情况下，可能希望实现一种显示设备，其中在显示设备的表面，图像平面在按键下方。这和在显示设备表面上的某一距离处，将图像平面投射到按键顶部的位置的方法相反。参考图9，该图示出设置在显示设备40上的按键观的简化表示。键帽和相关的结构具有厚度(例如在2和10毫米之间)，因此可能存在通过每个按键中心的“隧穿”效应， 其中用户看穿矩形管以看到与该按键相关联的图像。给定大约45度的观看角度，按键厚度导致图像平面的显著部分被遮盖，如图所示。该效应可以通过使用转向膜和/或棱柱作一定程度的弥补，所述转向膜和棱柱在按键的中央部分用来增加底层显示设备的可见显示区域。通过使用在按键中央部分采用的转向膜和/或棱柱可以将显示的遮盖减少一定程度。特别是，在一些实施例中可能希望结合键帽采用转向元件。通常希望在按键顶部附近采用转向元件，例如在键帽50的上表面附近。于是，来自底层显示设备的光线在按键顶部附近的一点处被折射向用户。由于折射出现在按键顶部附近，因此按键的侧面部分会遮盖较少的显示。图9表明用于采用转向膜或棱柱的潜在位置。在被采用时，转向膜部分或层可以与键帽浇铸在一起，或者可以经由粘性的、搭扣配合的、超声焊接的或任何其他合适的粘合方法被粘合至键帽。除了或代替转向膜，转向元件可以用转向棱柱来实现。就像转向膜一样，可以实现转向棱柱使得折射点位于按键顶部附近。如上所示，将一般采用计算机外围设备的按键，使得每个键帽的中央部分是透明的，允许用户通过键帽看到来自显示设备的图像。如前面所讨论的，通常希望配置支持机械组件(例如剪刀结构)，使得它们位于按键的外围，以便不阻止通过按键的中央部分观看图像。此外，出于审美或其他原因，在一些情况下，会使键帽的外围部分不透明，以便隐藏剪刀结构(例如，为了提供更干净的外表和/或为了防止可能将焦点移开显示设备提供的图像的视觉转移)。一种在外围提供不透明性而同时允许光/图像通过中心的方法是形成键帽作为单个透明块，然后涂抹键帽的外围。然而，准确涂抹操作是困难的，在用小部件进行大生产设置时执行尤为困难。同样，涂抹操作是会增加制造的时间和成本的单独步骤。因而，在一些情况下，形成两块式的键帽可能是有利的，其中中央部分和外周部分是分开的。上述参考图4到7讨论的例子全部提供了这种两块式键帽构造的例子。键帽50的分块构造可以以各种方式实现。在一些实施例中，中央块M和外周块52被分开地浇铸，或以其他方式分开地形成，然后在单独的粘合步骤中彼此粘附。附件可以经由搭扣配合的、粘性的(例如压敏粘性的)、超声焊接的或任何其他合适的粘合方法来实现。或者，这两个块可以在一个共同浇铸过程中被形成为分开的不同块，其中一个块被首先浇铸，然后把第二块浇铸到第一个之上或上方。图10和11是提供采用两块式构造的键帽50的进一步例子的分解图，在两块式构造中，中央块M和外周块52是分开的块。两个例子均示出对位于按键的中央观看区域处的任选光柱120的使用。在一些设置中，使用光柱能通过创建图像平面从底层显示设备被上升的洞察，从而减少上述隧穿效应。除了或代替光柱，可以采用棱柱将来自显示设备的光转向用户，从而提高可观看显示的有效尺寸(即，通过反击从用户的观看角度产生的显示减少)。可以和棱柱结合地或与棱柱分开地采用转向膜122来反击观看角度效应。在图10 的例子中，中央块M、外周块52、转向膜122和光柱120经由搭扣配合的、粘性的、超声焊接的或任何其他合适的粘合方法被装配在一起。部件和构造与图11中类似，除了所述实施例示出为中央块M和转向膜122使用共同浇铸的构造。应该理解，此处所述的配置和/或方法在本质上示例性的，且这些具体实施例或示例不是局限性的，因为多个变体是可能。此处所述的具体例程或方法可表示任何数量的处理策略中的一个或多个。由此，所示出的各个动作可以按所示顺序执行、按其他顺序执行、并行地执行、或者在某些情况下省略。同样，可以改变上述过程的次序。本发明的主题包括各种过程、系统和配置的所有新颖和非显而易见的组合和子组合、和此处所公开的其它特征、功能、动作、和/或特性、以及其任何和全部等效方案。
权利要求
1.一种计算机外围设备(沈)，包括显示设备GO)；以及键盘部件(42)，所述键盘部件被设置在所述显示设备00)上并被配置成允许通过所述键盘部件0 观看由所述显示设备GO)所产生的图像，所述键盘部件0 包括多个按键(观)，所述多个按键08)的每一个可被选择性的在物理上按压以产生输入信号，且包括具有外周块(5 和中央块(54)的键帽(50)，所述中央块(54)是透明的以便允许来自所述显示设备GO)的光通过所述中央块(54)传递至所述键盘部件0 的用户。
2.如权利要求1所述的计算机外围设备，其中对于每个键帽，所述外周块和所述中央块是共同浇铸的。
3.如权利要求1所述的计算机外围设备，其中对于每个键帽，所述外周块和所述中央块是分开形成的然后在分开的粘合步骤中被粘附在一起。
4.如权利要求1所述的计算机外围设备，其中对于所述多个按键的每一个，在所述键帽和所述键盘部件的基底结构之间设置剪刀结构，所述剪刀结构适用于将所述键帽限制为朝向和离开所述键盘部件的基底结构的基本垂直的线性移动。
5.如权利要求4所述的计算机外围设备，其中对于所述多个按键的每一个，所述键帽的外周块是不透明的，所述剪刀结构被设置到所述按键的外围，使得所述外周块基本遮盖了所述剪刀结构，并且使得所述剪刀结构不阻止通过所述键帽的中央块来观看来自所述显示设备的图像。
6.如权利要求5所述的计算机外围设备，其中对于所述多个按键的每一个，在所述基底结构上提供触觉结构以便在按键从静止位置朝向所述基底结构按下时提供触觉用户反馈，其中所述多个按键的每一个的触觉结构相对于所述按键在中心偏移。
7.如权利要求6所述的计算机外围设备，其中所述多个按键的每一个的触觉结构是由金属形成的触觉反馈圆盖。
8.如权利要求6所述的计算机外围设备，其中所述多个按键的每一个的触觉结构是由橡胶状材料形成的触觉反馈圆盖。
9.如权利要求1所述的计算机外围设备，其特征在于，所述键盘部件包括所述多个按键可移动地耦合至的基底结构，所述键盘部件还包括所述基底结构上的多个触觉结构，用于在所述多个按键的任一个从静止位置朝向所述基底结构被按下时提供触觉用户反馈。
10.如权利要求9所述的计算机外围设备，其中对于所述多个按键的每一个，在所述键帽和所述键盘部件的基底结构之间设置剪刀结构，所述剪刀结构适用于将所述键帽限制为朝向和离开所述键盘部件的基底结构的基本垂直的线性移动。
11.如权利要求9所述的计算机外围设备，其特征在于，所述多个触觉结构的每一个是由金属形成的触觉反馈圆盖。
12.如权利要求9所述的计算机外围设备，其特征在于，所述多个触觉结构的每一个是由橡胶状材料形成的触觉反馈圆盖。
13.如权利要求9所述的计算机外围设备，其特征在于，所述多个触觉结构的每一个相对于所述多个按键在中心偏移。
14.如权利要求1所述的计算机外围设备，还包括，对于所述多个按键的每一个，在所述按键的中央部分中设置转向膜层，使得来自所述显示设备的显示光传递通过所述转向膜层。
15. 一种制造计算机外围设备06)的方法，包括 提供显示设备GO)；从基底结构(62)、多个键帽(50)和多个剪刀结构(60)装配键盘部件(42)，所述多个剪刀结构(60)在操作上耦合在所述基底结构(62)和所述多个键帽(50)之间以便使所述多个键帽(60)朝向或离开所述基底结构(62)而移动；以及在所述显示设备GO)上设置所述键盘部件(42)，使得可通过所述键盘部件0 观看所述显示设备GO)所产生的图像，其中所述多个键帽(50)的每一个由外周块(5 和中央块(54)形成，所述中央块(54)是透明的，以允许来自所述显示设备GO)的光传递至所述键盘部件G2)的用户。
全文摘要
本发明涉及带有显示功能的键盘的键帽构造。提供了计算机外围设备。计算机外围设备包括显示设备和在该显示设备上设置的键盘部件。键盘部件被配置成允许通过键盘部件观看由显示设备产生的图像。键盘部件包括多个按键。多个按键的每一个都可选择性地在物理上按压以产生输入信号。多个按键的每一个按键包括具有外周块和中央块的键帽。中央块是透明的以允许来自显示设备的光通过中央块传递至键盘部件的用户。
文档编号H01H13/83GK102214528SQ20111009325
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月8日 优先权日2010年4月9日
发明者G·C·拉森 申请人:微软公司