安置有光产生源的键盘背后照明的制作方法
【专利说明】安置有光产生源的键盘背后照明
[0001]优先权要求和对相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据美国法典第35卷119节第e款第I条要求下面的美国临时申请的利益:2013年6月12日提交的61/834,406; 2013年6月12日提交的61/834,418; 2013年6月13日提交的 61/834,669 ； 2013年6 月 14 日提交的 61/835，504 ； 2013年 6 月 17 日提交的 61/836,086; 2013年6月18日提交的61/836，632 ； 2013年6月19日提交的61/837，132; 2013年10月23日提交的61/894,824; 2013年11 月 13 日提交的61/903,396;以及2013年11 月 26 日提交的61/909,290，这些申请特此通过引用被全部并入。
【背景技术】
[0003]由于桌上型计算机的便携性、连接性、灵活性和能力等等，很多人频繁地且实际上每天使用膝上型计算机。一般膝上型计算机和移动设备(例如智能电话)的键盘是薄的、重量轻的和紧凑的。
[0004]不幸的是，键盘的常规背后照明增加了总体键盘组件的复杂性，例如额外的厚度。
[0005]图1示出膝上型计算机或其它移动计算设备的一般键盘组件100的分解图。这样的组件也被称为键盘叠层。这个组件100的主要部件被示出而没有很多细节。图1的主要目的是显示在膝上型计算机或移动设备的一般键盘组件100的主要部件之间的关系。
[0006]参考图1和2，键盘组件100包括下面的主要部件层(从顶到底):键层102、键盘机械层104、传感器层106、背板层108和光板层110。
[0007]键层102包括例如在一个或多个在键顶210周围的顶部座圈。在键层102之下的是键盘机械层104。一般，这个层104包括键压功能部件，例如耐受和返回结构220以及水准测量结构230。耐受和返回结构220的部件常常包括可折叠弹性体柱塞(即“橡胶圆顶”)。类似地，水准测量结构230常常包括剪刀形机构232、244等。下面关于图2更多地讨论键盘机械结构。
[0008]在键盘机械层104之下的是传感器层106。传感器层106的目的是检测一个或多个键200的键压。为了那个目的，它具有电子电路(例如一个或多个传感器260)以感测通过用户的键200的向下按压。最常见类型的传感器260利用在每个键之下的导电或接触开关。也可使用其它感测技术(例如电容和电阻)。传感器层106也常常被称为“键开关”层或“传感器膜，，层。
[0009]常规键盘组件100—般利用至少三个基底的传感器膜层106和一个或多个基于导电的开关260来检测键下陷。第一基底和第二基底每个具有接触开关电路。第一和第二基底由布置在其间的第三非导电基底分离。在这两个导电基底之间的非导电基底具有穿过其的允许每个导电基底的键下接触以在键压时蹦在一起的孔。这个动作使开关260闭合并指示键压。
[0010]与键盘组件100相关的控制器(未示出)检测到特定的键200被按压并将那个信息发送到处理器或其它计算设备。当然，其它键盘组件100可使用不同的键压检测技术，例如电容和电阻。
[0011]键盘机械结构230附接到背板层108的刚性背板240。一般，这样的背板(Sr背衬”)由坚固的材料如钢、铝或其它金属制成。在背板层108之下的是光板层110。
[0012]光板层110的光板270(即光导板或光导)可使用常规发光二极管(LED)作为发光体。一般，在键盘组件100的外边缘上并远离键200本身安装LED。来自LED的光经由光导板270被引导到键盘100的内部。在键之下的扩散器(例如刻蚀点或模式)捕捉光并在每个键之下扩散它。因此，在具有弱光或没有光的区域中，在键盘100的键200上的图标符号可通过从光导板270发射的光被看到，从而便于操作。
[0013]通常，常规光板层110具有到键盘100的一个或多个边缘的光产生部件(例如LED)，使得它不在任何实际键200之下。那个光产生部件是厚的，因为它通常包括柔性印刷电路(FPC)，其包含常规LED。
[0014]常规光板层110设计成通过扩散器扩散它的光导的光。扩散器可以是一系列不均匀间隔开的隆起部分、刻蚀点或某个不均匀的模式以使光导270的光散射。隆起部分的密度根据扩散方程更远离光源而增加。所扩散的光然后行进到扩散器的任一侧。光板270的前部面对实际期望目标，其为键的下侧。光板270的背部具有反射器以向后朝着键顶210的下侧反射否则浪费的光。
[0015]常规光板层110具有三个基底(从顶到底):Mylar掩模基底、光导基底和反射器基底。Mylar掩模基底掩蔽键网。光导基底是由光导(例如光路径)和在键之下扩散光导上的光的扩散器组成的透明材料(例如硅)。反射器基底向上朝着上面的键反射光。反射器基底有时由铝箔、有时仅仅由染成白色的表面制成，或如在3M Vikuiti ESR中的由交替的低和高折射率的数百个聚合物层组成。常规光板层110是大约0.25-0.5mm厚。
[0016]图2示出一般计算机系统的常规键盘100的简化键组件(“键”)200的侧立视图。键组件200的部件并不按比例显示。此外，它们并不以对其它部件的尺寸和厚度的正确的相对比例示出。更确切地，部件以所描述的键盘叠层的顺序并关于彼此的关系示出。
[0017]拆卸到最基本的要素，常规键组件200包括键盖210(例如健顶)、可折叠弹性体柱塞(即“橡胶圆顶” )220、剪刀形机构230、刚性底座240、键开关传感器260和光板270。
[0018]键盘组件100的层以下面的方式对应于这个键组件200:
[0019].键层102包括键盖210(—般厚度是0.3-0.5mm);
[0020].键机械层104包括橡胶圆顶220和剪刀形机构230(—般厚度是1.5-2.5mm);
[0021].传感器层106包括键开关传感器260(—般厚度是.25mm);
[0022].背板层108包括底座240(—般厚度是0.25-0.5mm);
[0023].光板层110包括光板270(—般厚度是0.25-0.5mm)。
[0024]在她按下键200以啮合在键顶210之下的键开关传感器260的同时，橡胶圆顶220向用户提供熟悉的弹锁感觉。剪刀形机构230的主要目的是在它的键压期间对键顶210进行水准测量。
[0025]一般，剪刀形机构230包括将键盖210连接到底座240和/或键盘100的主体的至少一对互锁刚性(例如塑料或金属)桨叶(232、234)。当键盖210沿着它的垂直路径行进时，互锁桨叶232、234以“剪刀”状方式移动，如由Z方向箭头250指示的。当用户按压它时，剪刀形机构230的布置减小键盖210的摆动、摇动或倾斜。
[0026]如可在两个组件(100和200)中看到的，来自光板270(例如光板层110)的光必须穿过很多障碍物以到达键盖210之下并最终照亮键210的透明或半透明图标符号(例如“A”或“Shift”)。障碍物包括背板层108、传感器层106、键盘机械层104(例如橡胶圆顶220和剪刀形机构230)和在键盖210本身之下的其它结构。
[0027]在常规键盘100中，窄的没有障碍的路径被设计在每个键210之下以帮助每个键200的照明不足。在背板240中打孔。清楚的窗口战略地放置在传感器层106中。当然，在光板270中的扩散蚀刻版放置在键200之下的那些窄路径之下。
[0028]当然，这些窄的没有障碍的路径影响键盘叠层100的其它部件的设计和功能。太多的孔危害背板层108的刚性。键盘机械结构220、230的布置不能在不危害它的功能和持久性的情况下被调节得太多。
[0029]减少障碍的一个明显的选择是将光板层110在叠层100中放置得更高，例如在背板层108之上或在传感器层106之上。然而，使用常规材料，这不能被实现。
[0030]虽然未示出，键盘组件100包括垂直支承结构。为了向整个键盘100提供结构支持，垂直支承结构附接背板层108。背板层108又附接到设备本身的壳体。
[0031]由于垂直支承结构，光板层110在传统上放置在背板层108之下而不是在它之上。当孔或至少具有穿过其的最少的孔时。在背板层108之上，光板层110必须具有几个孔，垂直支承件穿过这些孔。
[0032]简而言之，常规光板270的功能由于具有孔而极大地危害。孔将切割或明显重定向在光板270中的光导。额外的孔需要光导的更多重定向并对这样的光导限制在板270上可用的基板面。在光导中的每个弯曲泄漏光。
[0033]总的来说，这减小了最终到达每个键200的光的量。远离LED的键200被影响地最多。实际上，孔的数量和放置可导致很少或没有光到达特别远离LED的键200。
[0034]美国专利5，746，493的背景说明这个大约常规的光导及其问题:
[0035]用于透射用于照亮设备中的显示器和键盘的光的光导或光导体一般被形成为半透明材料的平面元件。光导通常被定位为在设备的显示面板的一侧和键盘上的层。光源一一一般是LED—一沿着光导的边缘被定位，且在它之内发射的光被扩散并由光导分布到显示器和键盘。
[0036]在常规光导中的问题是，光不均匀地分布，且显示面板和键相应地不均匀地被照亮。亮和暗区域因此导致有损于设备的外观的显示器和键。
[0037]这个问题部分地与光源被定位和/或耦合到光导的方式有关。照惯例，光源沿着显示面板的光导的边缘被简单地定位，且额外的光源被定位在位于键孔附近的光导的内部中的孔中。来自在光导的边缘上的源的光越过光导的边缘不均匀地被透射。
[0038]问题也与有多少离开光导的光在边缘处被操纵有关。射在边缘上的光穿过边缘部分地遗失且以不提供很多有用照亮的方式在光导中部分地被反射回。
【附图说明】
[0039]图1是示出示例分层键盘组件环境的示意图，其中根据本公开的技术可被实现。
[0040]图2是示出示例键组件的侧视图的示意图。
[0041]图3是根据实现的示出多组光产生源的一些细节的示例光板的图示。
[0042]图4是根据实现的示出多个层的一些细节的示例分层键盘组件的图示。
[0043]图5是示出示例键组件的侧视图的示意图。
[0044]图6是根据另一实现的示出具有照明的另一示例键组件的侧视图的示意图。
[0045]图7是根据又一实现的示出具有照明的又一示例键组件的侧视图的示意图。
[0046]图8是根据实现的具有单独键图标符号照明的示例键盘的图示。
[0047]图9是根据实现的具有带有单独键照明的键盘的示例设备的图示。
[0048]图10-13是示出根据本文所述的一个或多个实现的示例过程的流程图。
[0049]详细描述参考附图。在附图中，参考数字的最左边的数字标识该参考数值首次出现的附图。相同的参考数字在全部附图中标注相似的特征和部件。
【具体实施方式】
[0050]技术和设备为在现有键盘100中的背光灯的键200提供背后照明或它可以是键盘100的原始背后照明应用。特别是，本文公开的技术利用具有新的和因此难以实现的特性的光产生源312。实质上位于键顶210之下的多个光产生源312从键顶210之下照亮键200、500。例如在一个实施方式中，多个光产生源312中的至少两个位于键顶210之下并且在键顶210的覆盖区内。
[0051]表面上，所有电子设备变得越来越小。计算设备变得越来越薄。膝上型计算机和具有键盘的其它移动设备的薄度被很多因素约束。限制这样的有键盘设备的薄度的因素之一是键盘本身。常规键盘叠层的最薄部分被推到常规方法可允许什么的限制。常规膝上型计算机键盘是大约3mm到6mm厚。
[0052]本文所述的技术聚焦于背后照亮的键盘100的一般叠层的一个功能方面。那个功能方面是背后照明。本文所述的技术以使总键盘叠层能够更薄的方式提供背后照明功能。
[0053]如在背景章节中讨论的。常规背后照明(0.25-0.5mm厚)和甚至更厚的FPC(具有LED)朝着键盘的一个或多个边缘被收拢。
[0054]与常规光板270不同，本文讨论的光板300包括多个格外小的光产生源312在键盘100的每个背后照亮的键200之下(即“键下”)的安置。在至少一个实现中，这通过将小光产生源312放置在单个薄光板300的层110上来实现。在一些实现中，那个层110是0.07到0.25mm厚或也许更薄。在一些实现中，层110具有0.07到0.25mm的厚度。在实现中，光板300的层110的材料可以是聚酯膜或其它适当的材料。
[0055]与简单地使用键下光源相反，本文公开的光板300使用多个键下光产生源312。这样做的那些原因包括例如增加的照明、在照明中的一致性和容错。
[0056]更多光产生源产生更多的光。此外，使用在键200之下的很多光源，每个源的颜色和强度与所有其它源一起平均。因此，源到源变化并不那么要紧。常规LED的颜色和强度可改变。因此，常规LED—般基于它们的颜色制造错误被分类。在特定的键200之下的一个有故障的源并不明显影响那个键200的背后照明。
[0057]注意，常规光板270的扩散器不是光产生源。更确切地，扩散器仅仅反映光导朝着键200的下侧的出射光。扩散器本身不产生光。
[0058]示例光板
[0059]本文所述的各种实现讨论了将光产生源312安置在特定的部件和/或键盘组件100的层上以照亮键盘100的键200。然而在一些实现中，光产生源312安置到插在键盘组件100的各种层之间以照亮键200的薄膜光板300上。在很多实现中，光板300位于键盘组件100的键顶210和键盘组件100的背板240之间。多个光产生源312在实质上在键顶210之下的位置处安置在光板300上，使得多个光产生源312从键顶210之下照亮键200。
[0060]—个实现涉及用本文所述的技术的新的和较薄的光板300代替现有的一般键盘组件(像图1和2的键盘组件)的常规光板270。换句话说，新光板300可改装到现有的键盘组件100 中。
[0061 ]图3示出根据一个实施方式的示例光板300。光板300可连接到键盘组件100的现有LED背后照明控制器和光源(未示出)内。光板300具有在板300上的到光产生源312的导电迹线310。在一些实现中，迹线310包括在光板300上安置(例如印刷、绘制等)的导电油墨。
[0062]可使用常规导电油墨或其它类似的工艺来创建迹线310。导电油墨可被分类为允许电路被绘制或印刷在各种基底材料例如聚酯到纸上的焙制高固体系统或PTF聚合物厚膜系统。这些类型的材料通常包含导电材料例如粉末或薄片银和碳状材料。虽然导电油墨可以是敷设现代导电迹线310的经济方式，可在相关基底上使用传统工业标准例如导电迹线310的蚀刻。
[0063]图3还示出光板300的键下部分320的特写图像。每个键下部分320位于光板300上以便在键200的键顶210之下——因此术语“键下”。键下部分320例如包括多个光产生源312。
[0064]如可在图3中看到的，键下部分320的多个光产生源312分成多个不同的组(例如组322、324、326和328)的多个光产生源312。每组实质上放置在键顶210之下。在本文中，短语“实质上在键顶之下”意味着该组的至少一个光产生源312位于键顶210的覆盖区