CN101174511A

CN101174511A - 键盘组件

Info

Publication number: CN101174511A
Application number: CNA2007101675930A
Authority: CN
Inventors: 韩东均
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2008-05-07
Also published as: KR100842551B1; DE602007001065D1; KR20080039167A

Abstract

公开一种键盘组件，所述键盘组件包括：键盘；触摸传感器，具有导光板，并被放置在键盘之下，以向键盘反射入射到导光板上的光；以及开关部件，放置在触摸传感器之下。所述键盘组件能够在不增加厚度的情况下提供背面发光。用户能够容易地识别键按钮是否被正确地按下，并且按期望从触摸传感器或开关部件选择电触点。即使键盘组件具有小面积，所述键盘组件也能向用户提供菜单选择按钮和信息输入按钮。

Description

键盘组件

技术领域

本发明涉及一种键盘，更具体地说，涉及一种具有背面发光装置的键盘和包括所述键盘的键盘组件(keypad assembly)。

背景技术

如在本领域中通常所知，由于键盘和键盘组件采用简单结构的圆顶开关(dome switch)并且由于键盘和键盘组件具有极好的可靠性，因此它们被广泛用于家用电器和移动通信装置的输入装置。圆顶开关类型键盘组件使用户能够识别从圆顶开关产生的排斥力，并且能够识别特定键按钮是否被按下。

键盘组件具有直接面向键按钮的背景发光装置，从而当在黑暗中使用键盘组件时向用户提供发光。作为背景发光装置，通常在圆顶开关上放置多个光源，从而光从光源直射到键按钮上(即，背面发光类型)。

图1显示根据现有技术的具有背面发光装置的键盘组件的横截面。参照图1，传统键盘组件100包括：键盘110和放置在键盘110之下的开关板120。

键盘110包括至少一个键按钮112和放置在键按钮112之下的弹性层111。弹性层111具有形成在面向开关板120的弹性层111的表面上的突起111a，并且所述突起111a与各个键按钮112相应。

键按钮112分别在它们的上表面具有印刷或以其它方式提供的字符、符号、数字或者特特殊字符，从而用户能够按下特定键按钮112并输入信息。弹性层111在键按钮112被按下之后将键按钮112恢复到它们的原始位置。当按下键按钮112时，突起111a最大化用户的感觉。

开关板120具有与各个键按钮112相应放置的圆顶开关121，以及多个光源123。开关板120可以是具有多个电触点122和形成在其上的电路图案的印制电路板。或者，开关板120可以是带有附在板上的圆顶片的印制电路板，所述圆顶片具有多个圆顶开关121。

圆顶开关121是导电材料(例如，金属)制造的薄板。当键按钮112被按下时，圆顶开关121紧靠相应的电触点122并建立电连接。

突起111a和圆顶开关121与相应的键按钮112垂直排列。当特定键按钮112被按下时，相应的突起111a和圆顶开关121建立电连接，并且实现信息输入。

然而，对于便携式电子装置(例如，便携式通信终端)，传统键盘组件不理想。传统键盘组件的一个缺点是它们需要大量光源作为以统一亮度向键按钮发光的背面发光装置。这样，对于需要消耗小功率并占据小面积的便携式电子装置，传统键盘组件不理想。

为了消除这一缺陷，已经提出将波导插入到键盘和开关板之间作为背面发光装置。然而，这种方法将导致键盘组件厚度大。

发明内容

因此，作出本发明以解决本领域出现的上述问题并提供另外的优点。具体地说，本发明提供一种厚度小、低功耗和低制造成本的键盘组件。

本发明的一方面提供一种键盘组件，所述键盘组件包括：键盘；触摸传感器，具有导光板，并被放置在键盘之下，以向键盘反射入射到导光板上的光；以及开关部件，放置在触摸传感器之下。

本发明的另一方面提供一种键盘组件，所述键盘组件包括：触摸传感器，包括导光板、放置在导光板上表面的上电极、覆盖导光板的上表面和上电极的上覆层、放置在导光板的下表面的下电极和在导光板的下表面形成的下覆层；以及开关部件，放置在触摸传感器之下。

本发明的另一方面提供一种键盘组件，所述键盘组件包括：触摸传感器，包括导光板、放置在导光板上表面的上电极、为覆盖导光板的上表面和上电极而形成的上覆层；光源，具有面向导光板的侧面的发光面；从触摸传感器延伸的第一印制电路板，光源被安装在第一印制电路板的表面上；以及开关部件，放置在触摸传感器之下。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的特点和优点将会变得清楚，其中：

图1示出传统键盘组件的横截面；

图2A至图2D示出根据本发明的第一方面的键盘组件；

图3示出根据本发明的第二方面的键盘组件的横截面；

图4示出根据本发明的第三方面的键盘组件的横截面；

图5示出根据本发明的第四方面的键盘组件的横截面；

图6示出根据本发明的第五方面的键盘组件的横截面；

图7A至图7C示出根据本发明的键盘组件与传统键盘组件之间的比较；以及

图8A至图8B示出根据本发明的键盘组件与传统键盘组件之间的另一比较。

具体实施方式

以下，参照附图来描述本发明的几个方面。在本发明的下面的描述中，由于合并于此的公知功能和结构可能使本发明的主题不清楚，因此省略其详细描述。另外，为了简明清楚，本发明的相似部件和结构的详细描述将不再重复。

图2A至图2D示出根据本发明的第一方面的键盘组件。参照图2A至图2D，键盘组件200包括：键盘230；触摸传感器220，具有上表面，键盘230布置在触摸传感器220的上表面上；开关部件(switch member)210，布置在触摸传感器220之下；光源202；以及第一印制电路板201。

键盘230具有形成在其上表面上的至少一个键按钮231。每个键按钮231包含字符、符号或数字，从而用户能够选择期望的键按钮231，并输入相应的信息。

触摸传感器220包括由例如绝缘材料制造的导光板222。另外，触摸传感器220包括布置在导光板222相对两侧的上电极221a和下电极221b。触摸传感器220可以是静电容量类型(electrostatic capacity-type)的触摸传感器，并且可包括具有预定静电容量的导光板222，从而能够感测在上电极221a和下电极221b之间产生的电场的改变。可采用根据本发明的静电容量类型触摸传感器220来感测由用户的按压或触摸导致的静电容量的改变。

触摸传感器220还可仅在导光板222的一个表面上形成电极，导光板222的下电极221b可从导光板222省略。在这种情况下，采用触摸传感器220以感测在触摸传感器220上形成的上电极221a和例如可以充当其它电极层的用户手指之间的静电容量的改变。

可以用玻璃或聚合物(诸如聚碳酸酯、聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))制造导光板222。除了保持电场之外，导光板222将入射到导光板222的一个侧面的光引导到相对的侧面，并且向键盘反射部分光。

图2B至图2C示出导光板的示例性结构。

图2B表示图2A所示的触摸传感器220的示例的放大。具体地说，图2B示出具有上电极221a而没有单独的下电极的触摸传感器220的示例。如图2B所示，导光板222包括：芯体222b、在芯体222b之上形成的覆层(clad)222a和在部分芯体222b上形成的反射图案223。芯体222b的折射率比上覆层222a和下覆层221b的折射率高，从而由于光在上覆层222a和下覆层221b之间的界面上全反射，因此通过导光板222引导入射到导光板222上的光。

图2C示出包括上电极221a和下电极221b的触摸传感器220的另一示例性结构。如图2C所示的触摸传感器220还包括导光板222，其中，导光板222包括：芯体222b；布置在芯体222b之上的上覆层222a；布置在芯体222b之下的下覆层222c；布置在下覆层222c和芯体222b之间的界面上的反射图案223。上覆层222a和下覆层222c的折射率比芯体222b的折射率低。

与键盘230的键按钮231相应的反射图案223可以通过铸造、冲压、刻划或印制被布置在部分芯体222b上。或者，当通过挤压铸造导光板222时，反射图案223可被结合到导光板222。反射图案223向键盘230不规则地反射入射到导光板222的侧面的光的一部分。这样，反射图案223充当键盘230的背面发光装置。

除了使用反射图案223，还可以将粘膜层附上在芯体222b的界面上，以局部防止在导光板222的一些部分的全反射情况，在所述粘膜层上形成了期望的发光图案。

在导光板222上形成上电极221a，并在导光板222之下形成下电极221b。上电极221a和下电极221b可由导电透明材料(例如，ITO)或者在可见波段为透明的导电聚合物来制造。将上电极221a和下电极221b电连接到第一印制电路板201。

第一印制电路板201与触摸传感器220结合，并且放置在键盘230之下。光源202可被安装在第一印制电路板201的下表面，从而光源202向触摸传感器220侧面发光。第一印制电路板201可以是柔性(flexible)印制电路板。

开关部件210包括：具有至少一个电触点212a的第二印制电路板212和布置在第二印制电路板212上并设置有与电触点212a相应的圆顶211a的圆顶片211。当用户选择并按压键按钮231时，各个圆顶211a与相应电触点212a建立电连接。

图2D是根据本发明的第一方面的键盘组件200的顶示图。如所示，键盘组件200连接到控制触摸传感器220的控制器204以及经由例如单独的柔性印制电路板203将键盘组件200连接到主板(未显示)的连接器205。可根据设计需要将控制器204放置在第一印制电路板201上。第一印制电路板201的厚度可以与导光板222的厚度相同或者在一定程度上不同。在便携式通信终端或数字装置的情况下，厚度通常为0.05-0.5mm。

图3至图6示出本发明的其他方面。注意：为了简明清楚，与图2A中示出的部件相似的图3至图6中示出的部件的详细描述将不再重复。

图3示出根据本发明的第二方面的键盘组件。参照图3，根据本发明的第二方面的键盘组件300包括：触摸传感器320、开关部件310、光源302和第一印制电路板301。

触摸传感器320包括：导光板322；布置在导光板322下表面上的下覆层323；布置在导光板322上表面上的上电极330；和覆盖导光板322上表面和上电极330的上覆层321。导光板322保持上电极330和下覆层323之间建立的电场并引导来自光源302的入射光。

例如，由在可见光域其光折射率低于导光板322的光折射率的透明材料来制造上覆层321和下覆层323。上覆层321和下覆层323不考虑边界条件而保持用于引导光入射到导光板322上的条件。低覆层323具有为相应于上电极330而放置的突起323a。

与上电极330相应的反射图案322a被布置在导光板322的内部，从而向上电极330反射部分入射光。

布置在下覆层323之下的开关部件310包括第二印制电路板312和圆顶片311。第二印制电路板312具有至少一个电触点312a，并且布置在第二印制电路板312上的圆顶片311设置有与电触点312a相应的圆顶。当用户选择并按压特定键按钮时，各个圆顶与相应电触点312a建立电连接。

光源302具有面向导光板322侧面的发光表面，从而将从发光表面发出的光输入到导光板322。通过导光板322引导输入光，并且向上电极330反射部分引导的光。光源302安装在印制电路板301的表面，并且第一印制电路板301可基于与布置在导光板322之上的线路的结合(未显示)连接到触摸传感器320的导光板322。

图4示出根据本发明的第三方面的键盘组件。参照图4，根据本发明的第三方面的键盘组件400包括：触摸传感器420、开关部件410、光源402和第一印制电路板401。

键盘组件400的触摸传感器420包括：导光板422；布置在导光板422下表面的下覆层423；布置在导光板422上表面的上电极430；以及覆盖导光板422上表面和上电极430的上覆层421。导光板422在其一部分上形成至少一个反射图案422a。

下覆层423具有相应于上电极430放置并在垂直方向上突出的突起423a。

布置在下覆层423之下的开关部件410包括：第二印制电路板412和圆顶片411。第二印制电路板412具有至少一个电触点412a，并且布置在第二印制电路板412上的圆顶片411设置有与电触点412a相应的圆顶。

光源402位于第一印制电路板401上。具体地说，例如，可通过涂覆环氧树脂(epoxy)403以覆盖光源402将光源402固定在第一印制电路板401。环氧树脂403选择与导光板422一致的折射率，以使当来自光源402的光入射到导光板422上时反射的光的损失最小。这样，环氧树脂403可通过基于折射率匹配最小化光的耦合损失来改善背面发光的亮度。

根据本发明的当前方面，例如，还可以在制备(cure)环氧树脂403之后将不透明的涂料涂覆于环氧树脂403的上表面，以防止光从光源402和导光板422之间的界面向外分散。第一印制电路板401从触摸传感器420延伸，并且第一印制电路板401可经由通过导光板422延伸的导孔(via-hole)电连接到上电极430。

图5示出根据本发明的第四方面的键盘组件。参照图5，根据本发明的第四方面的键盘组件500包括：触摸传感器520、开关部件510、光源502和第一印制电路板501。

键盘组件500的触摸传感器520包括：导光板522；布置在导光板522下表面的下覆层523；布置在导光板522上表面的上电极530；以及覆盖导光板522上表面和上电极530的上覆层521。导光板522在其一部分上形成至少一个反射图案522a。

下覆层523具有相应于上电极530放置并在垂直方向上突出的突起523a。

布置在下覆层523之下的开关部件510包括：第二印制电路板512和圆顶片511。第二印制电路板512具有至少一个电触点512a，并且布置在第二印制电路板512上的圆顶片511设置有与电触点512a相应的圆顶。

光源502布置在开关部件510上，其发光表面面向导光板522的侧面。第一印制电路板501电连接到触摸传感器520。

图6示出根据本发明的第五方面的键盘组件。参照图6，根据本发明的第五方面的键盘组件600包括：触摸传感器620、开关部件610、光源602和第一印制电路板601。

键盘组件600的触摸传感器620包括：导光板622；布置在导光板622上表面的上电极630；和覆盖导光板622上表面和上电极630的上覆层621。导光板622在其一部分上形成至少一个反射图案622a。

开关部件610布置在导光板622之下并且包括第二印制电路板612和圆顶片611。第二印制电路板612具有至少一个电触点612a，并且布置在第二印制电路板612上的圆顶片611设置有与电触点612a相应的圆顶。每个圆顶在其上形成突起611a。

第一印制电路板601电连接到触摸传感器620。光源602被安装在第一印制电路板601的表面上，其发光表面面向导光板622的侧面。

根据图2A至图6所示的实施例，触摸传感器和开关部件可以建立它们自己的电触点。换句话说，根据本发明的键盘组件可选择性地使用触摸传感器或开关部件上形成的电触点。另外，触摸传感器作为导光板引导光。

图7A至图7C示出根据本发明的键盘组件与传统键盘组件之间的比较。图7A示出传统键盘组件，所述键盘组件包括具有菜单选择按钮的第一部分710和用户用于输入信息(例如，字符、数字或符号)的第二部分720。

图7B和图7C示出基于根据本发明的第一至第五实施例之一的键盘组件的示例性结构。键盘组件可从触摸传感器或开关部件选择电触点。

因此，如图7B所示，根据本发明的键盘组件使用户能够输入数字或字符。另外，图7B所示的相同键盘组件可被用作菜单按钮。

这样，本发明使用户能够用具有小面积的单个键盘组件来输入信息或操作菜单选择按钮。注意本发明的图7B和图7C示出这样的特性：通过使用触摸屏的键盘组件向用户提供各种键作为图像信息，而传统技术的键盘仅能向用户提供在键盘组件上印制的一种形状。

图8A至图8B示出根据本发明的键盘组件与传统键盘组件之间的另一比较。图8A示出传统便携式电子装置的示例，具体地说，键盘组件800具有触摸传感器820和单独排列在其上的圆顶类型开关部件810。同时，图8B示出根据本发明的键盘组件的示例，其中，垂直地排列触摸传感器和圆顶类型开关部件，从而能够按期望选择电触点。

将具有在侧面布置的两个单独开关的图8A所示的键盘组件与具有垂直地集成两个单独开关的图8B所示的键盘组件相比，在不改变垂直方向上的厚度的情况下，减少了本发明的开关面积，并且集成了背面发光功能。

如上所述，根据本发明的键盘组件具有导光板(透明板)，触摸传感器和背面发光装置集成到所述导光板。这样允许在触摸传感器之下布置圆顶类型开关部件并提供背面发光装置。这样，本发明的键盘组件能够在不增加厚度的情况下提供背面发光。

另外，圆顶类型开关部件被放置在触摸传感器之下的事实使用户能够容易地识别键按钮是否正确地被按下并且按期望从触摸传感器或开关部件选择电触点。与具有用于选择菜单的按钮和用于输入信息或数字的按钮的传统键盘组件相比，即使键盘组件具有小面积，本发明的键盘组件也能向用户提供菜单选择按钮和信息输入按钮。

尽管已经参照本发明的特定的优选实施例显示和描述了本发明，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims

1.一种键盘组件，包括：

键盘；

触摸传感器，具有导光板，具有至少一个第一电极，并被放置在键盘之下，以向键盘反射入射到导光板上的光；以及

开关部件，放置在触摸传感器之下，

其中，所述至少一个电极被放置在导光板和键盘之间。

2.如权利要求1所述的键盘组件，还包括：

光源，具有面向导光板的侧面的发光面；以及

第一印制电路板，支持光源在导光板上，第一印制电路板电连接到触摸传感器。

3.如权利要求1所述的键盘组件，其中，触摸传感器包括：

第二电极，布置在导光板之下。

4.如权利要求3所述的键盘组件，其中，上电极和下电极由导电聚合物制造，所述导电聚合物对可见光的波段是透明的。

5.如权利要求1所述的键盘组件，其中，开关部件包括：

第二印制电路板，具有至少一个电触点；以及

圆顶座，布置在第二印制电路板上，并且设置有与电触点相应的圆顶。

6.如权利要求1所述的键盘组件，其中，导光板包括：

芯体；

上覆层，布置在芯体之上；以及

至少一个反射图案。

7.如权利要求6所述的键盘组件，其中，反射图案被布置在芯体的部分表面上，并被配置为不规则地向上覆层反射入射到导光板的侧面的部分光。

8.如权利要求7所述的键盘组件，其中，导光板还包括布置在芯体之下的下覆层。

9.如权利要求1所述的键盘组件，其中，触摸传感器是静电容量类型的触摸传感器。

10.一种键盘组件，包括：

触摸传感器，包括导光板、布置在导光板上表面的上电极、覆盖导光板的上表面和上电极的上覆层、布置在导光板的下表面的下电极和布置在导光板的下表面的下覆层；以及

开关部件，布置在触摸传感器之下。

11.如权利要求10所述的键盘组件，其中，上覆层和下覆层由其折射率低于导光板的折射率的聚合物制造。

12.如权利要求10所述的键盘组件，其中，下覆层具有沿垂直向下方向延伸的突起，相应于上电极来布置下覆层。

13.如权利要求10所述的键盘组件，还包括：

光源，具有面向导光板的侧面的发光面；以及

从触摸传感器延伸的第一印制电路板，光源被安装在第一印制电路板的表面上。

14.如权利要求10所述的键盘组件，还包括：

被布置在开关部件上的光源，该光源具有面向导光板的侧面的发光面；以及

电连接到触摸传感器的第一印制电路板。

15.如权利要求10所述的键盘组件，还包括：在部分导光板上形成的至少一个反射图案。

16.如权利要求10所述的键盘组件，其中，上电极由对可见光域透明的导电聚合物制造。

17.一种键盘组件，包括：

触摸传感器，包括导光板、放置在导光板上表面的上电极、被配置为覆盖导光板的上表面和上电极的上覆层；

光源，具有面向导光板的侧面的发光面；

从触摸传感器延伸的第一印制电路板，光源被安装在第一印制电路板的表面上；以及

开关部件，放置在触摸传感器之下。

18.如权利要求17所述的键盘组件，其中，开关部件包括：

第二印制电路板，在其上形成至少一个电触点；

圆顶座，布置在第二印制电路板上，并且设置有与电触点相应的圆顶；以及

突起，布置在各个圆顶上。

19.如权利要求17所述的键盘组件，其中，键盘组件适合于选择地使用来自触摸传感器和开关部件之一的电触点。