用于防键盘的输入组件

申请号 CN201180039054.3 申请日 2011-07-25 公开(公告)号 CN103069362A 公开(公告)日 2013-04-24
申请人 戴尔·普尔考克斯; 发明人 戴尔·普尔考克斯;
摘要 用于人机 接口 设备例如 键盘 的输入组件包括第一膜(20)和第二膜(22),每个膜具有在其表面上设置的 电路 。第一膜(20)和第二膜(22)布置成使得每个膜的电路面向彼此。提供了用于允许第一膜(20)和第二膜(22)的电路之间的选择性电连接的装置(24)。 电连接器 (42)连接到第一膜(20)或第二膜(22)中的一个或两个的电路,并包括配置成连接到另一电气部件的连接部分。提供密封装置,其配置成将膜组件密封到另一表面以形成密封并封装膜组件的电路和电连接器(42)的连接部分的密封单元。
权利要求

1.一种用于人机接口设备例如键盘的输入组件;所述输入组件包括:
膜组件,其包括第一膜和第二膜,所述第一膜具有在其表面上设置的电路,所述第二膜具有在其表面上设置的电路,所述第一膜和所述第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此,以及
用于允许所述第一膜和所述第二膜的电路之间的选择性电连接的装置;以及电连接器,其连接到所述第一膜或第二膜中的一个或两个的电路,并包括配置成连接到另一电气部件的连接部分;
密封装置,其配置成将所述膜组件密封到另一表面以形成密封单元,所述密封单元密封并封装所述膜组件的所述电路和所述电连接器的所述连接部分。
2.如权利要求1所述的输入组件,其中所述密封装置限定密封周边,且当所述密封装置被密封到所述另一表面时,所述电连接器的所述连接部分布置成使得它位于所述密封周边内以被所述密封装置密封和封装。
3.如权利要求2所述的输入组件,还包括限定所述另一表面的支承构件,其中所述支承构件包括配置成接纳连接到所述电连接器的所述另一电气部件的凹槽,所述凹槽布置成使得当所述膜组件被密封到所述支承构件时,所述凹槽位于所述密封周边内,使得所述密封装置密封所述凹槽和容纳在其中的任何另外的电气部件。
4.如权利要求3所述的输入组件,其中所述凹槽配置并布置成使得当连接到所述电连接器的所述另一电气部件被接纳在所述凹槽内时,所述膜组件能够与所述支承构件的表面实质上齐平地放置并密封到所述支承构件的表面。
5.如权利要求3或4所述的输入组件,其中所述凹槽包括配置成接纳用于连接到所述另一电气部件的额外电连接器的端口。
6.如权利要求5所述的输入组件,其中所述凹槽被限定在所述支承构件的上表面中,且所述端口穿过所述支承构件延伸到其下表面以允许到外部部件的连接,所述端口包括密封物以防止液体溢入到所述凹槽中。
7.如权利要求3到6中的任一个所述的输入组件,其中所述支承构件包括配置成接纳电气部件的一个或多个额外的凹槽,所述一个或多个额外的凹槽中的每个布置成使得当所述膜组件固定到所述支承构件时,所述凹槽位于将被所述密封装置密封的所述密封周边内。
8.如权利要求3到7中的任一个所述的输入组件,其中所述膜组件和所述支承构件形成密封单元,所述电路和所述另一电气部件被容纳并密封在所述密封单元中。
9.如任一前述权利要求所述的输入组件,其中所述电连接器是被形成为所述第一膜或第二膜的印刷电路的部分的导电轨,且所述连接部分位于所述膜的外围边缘内侧,所述连接器相应于所述外围边缘。
10.如权利要求9所述的输入组件,其中所述电连接器配置成使得所述连接部分相对于它连接到的膜可向下定向,用于连接到所述另一电气部件。
11.如权利要求9或10所述的输入组件,其中所述第二膜是下膜,所述下膜配置成当所述膜组件被密封到其时位于所述第一膜和所述另一表面之间,且所述电连接器是所述第二膜的电路的整体部分。
12.如权利要求11所述的输入组件,还包括设置在所述第一膜和所述第二膜之间的间隔构件,所述间隔构件限定配置成允许所述第一膜和所述第二膜的所述电路之间的选择性电连接的所述装置。
13.如权利要求12所述的输入组件,其中所述间隔构件包括在其中形成的窗口,所述窗口布置成相应于所述电连接器的位置,使得当所述间隔膜固定到所述第二膜时,所述窗口在所述电连接器之上可对齐,以允许在组装期间接近所述电连接器。
14.如任一前述权利要求所述的输入组件,其中所述密封装置包括所述膜组件的一表面,所述膜组件的所述表面限定密封表面并粘附到所述另一表面。
15.如权利要求14所述的输入组件,其中所述第一膜或间隔构件的外围边缘的至少部分延伸出所述第二膜的外围边缘的至少部分以限定所述密封表面。
16.如权利要求14所述的输入组件,其中所述密封表面绕所述第一膜或间隔膜的整个周边延伸。
17.如任一前述权利要求所述的输入组件,其中所述第一膜的至少一部分限定所述密封表面,所述第一膜的外围边缘的至少部分延伸出所述间隔构件和所述第二膜的外围边缘,以将所述下膜和所述间隔构件密封在所述第一表面和所述另一表面之间。
18.一种形成用于人机接口设备例如键盘的输入组件的方法,所述方法包括:
提供包括第一膜、第二膜的膜组件和用于选择性电连接的装置,所述第一膜具有在其表面上设置的电路,所述第二膜具有在其表面上设置的电路,所述第一膜和所述第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此,所述用于选择性电连接的装置用于允许所述第一膜和所述第二膜的电路之间的选择性电连接;
连接电连接器的连接部分,所述电连接器的所述连接部分连接到所述第一膜或第二膜中的一个或两个的电路,并配置成连接到另一电气部件;
将所述膜组件密封到另一表面使得用于密封的装置限定密封周边,所述密封周边包围并封装所述电连接器的所述连接部分和它连接到的所述另一电气部件。
19.如权利要求14所述的方法,还包括下列步骤:在将所述膜组件密封到所述另一表面之前将所述另一电气部件定位在限定所述另一表面的支承构件中的凹槽中,使得所述膜组件在被密封到所述另一表面时将所述部件密封在所述凹槽内。
20.一种键盘组件,其包括根据权利要求1到17中的任一项的输入组件和包括与所述膜组件的所述电路操作地通信的多个按键的键盘。
21.一种用于人机接口设备例如键盘的输入组件;所述输入组件包括:
第一膜,其具有在其表面上设置的电路;
第二膜,其具有在其表面上设置的电路,所述第一膜和所述第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此;以及
间隔构件,其设置在所述第一膜和所述第二膜之间,配置成允许所述第一膜和所述第二膜的电路之间的选择性电连接;
其中所述第一膜的至少一部分或所述间隔构件的至少一部分限定密封表面,以将所述下膜的至少一部分密封在所述第一膜或间隔构件与另一表面之间。
22.如权利要求21所述的输入组件,其中所述第一膜或间隔构件的外围边缘的至少部分延伸出所述第二膜的外围边缘的至少部分以限定所述密封表面。
23.如权利要求22所述的输入组件,其中所述密封表面围绕所述第一膜或间隔膜的整个周边延伸。
24.如权利要求21到23中的任一项所述的输入组件,其中所述第一膜的至少一部分限定所述密封表面,且所述第一膜的外围边缘的至少部分延伸出所述间隔构件和第二膜的外围边缘,以将所述下膜和所述间隔构件密封在所述第一表面与另一表面之间。
25.如权利要求21到23中的任一项所述的输入组件,其中所述间隔构件的至少一部分限定所述密封表面,且所述间隔构件的外围边缘的至少部分延伸出所述第二膜的外围边缘,以将所述下膜密封在所述间隔构件与另一表面之间。
26.如权利要求21到25中的任一项所述的输入组件,其中所述第二膜包括第一电连接器用于连接到另一电气部件,且所述密封表面布置在所述连接器外侧,使得当所述密封表面被密封到所述另一表面时所述连接器被密封。
27.如权利要求26所述的输入组件,其中所述第二膜包括第二电连接器用于连接到另一电气部件,所述第二电连接器电连接到所述上膜的电路,所述上膜配置成使得所述密封表面位于所述第二连接器外侧以在所述密封表面被密封到所述另一表面时密封所述第二连接器。
28.如权利要求27所述的输入组件,其中所述下膜包括从其外围边缘延伸的一对片,所述耳片设置有位于密封表面内侧的所述电连接器和所述第二电连接器。
29.如权利要求21到28中的任一项所述的输入组件,还包括限定所述另一表面的支承构件,其中所述支承构件布置在所述第二膜与所述间隔构件相对的侧上,且其中所述密封表面固定到所述支承构件以封装并密封所述第二膜。
30.如权利要求29所述的输入组件,其中所述支承构件是刚性支承板。
31.如权利要求29或30所述的输入组件,其中所述支承构件的外围边缘在形状上相应于所述第一膜的外围边缘,使得当所述密封表面被密封到所述支承构件时,所述外围边缘对齐,以形成围绕其周边密封的层压组件。
32.如权利要求29到31中的任一项所述的输入组件,其中所述支承构件包括配置成与所述密封表面对齐并贴着所述密封表面密封的密封部分和用于接纳另一部件的接纳段,所述接纳段位于所述密封部分内侧,使得当所述密封表面和密封部分被密封在一起时,所述接纳段被密封在所述第一膜之下。
33.如权利要求21到32中的任一项所述的输入组件,其中所述间隔膜由电致发光材料形成,所述输入组件还包括配置成向所述间隔膜提供电流的电源装置。
34.一种形成用于人机接口设备例如键盘的输入组件的方法,所述方法包括:
提供第一膜,所述第一膜具有在其表面上设置的电路;
提供第二膜,所述第二膜具有在其表面上设置的电路;
将所述第一膜和所述第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此;
提供所述第一膜和所述第二膜之间的间隔构件,所述间隔构件配置成允许所述第一膜和所述第二膜的电路之间的选择性电连接;
将所述第一膜的至少一部分或所述间隔构件的至少一部分所限定的密封表面固定到另一表面,以将下膜密封在所述第一表面或间隔构件与所述另一表面之间。
35.一种用于人机接口设备例如键盘的输入组件;所述输入组件包括:
第一膜,其具有在其表面上设置的电路;
第二膜,其具有在其表面上设置的电路,所述第一膜和所述第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此;以及
间隔构件,其设置在所述第一膜和所述第二膜之间,配置成允许所述第一膜和所述第二膜的电路之间的选择性电连接;
其中所述间隔膜的至少一部分由电致发光材料形成。
36.如权利要求35所述的输入组件,还包括配置成向所述间隔膜提供电流的电源装置。

说明书全文

用于防键盘的输入组件

[0001] 本发明涉及用于人机接口设备的输入组件,尤其是涉及用于键盘的防水输入组件。
[0002] 键盘提供计算机和用户之间的接口,用户经由键盘向计算机提供输入命令。计算机键盘本质上包括连接到微处理器的一系列开关,微处理器监控每个开关的状态并发起对在该状态中的变化的特定响应。
[0003] 一般,开关电路由从膜的夹层形成的输入电路单元提供,膜夹层的上膜和下膜在它们面对的表面上具有印刷电路并由另一膜分隔开,当上膜由键盘按键之一接合时,所述另一膜允许上电路和下电路之间的接触
[0004] 不让液体渗入键盘或接触键盘的能变得越来越重要,因为用于在诸如信息亭或公共互联网接入点的应用中使用的外部定位的键盘的使用增加了。此外,在诸如医院的环境中需要可洗的键盘以使它们能够频繁地被消毒。防水键盘在膝上型应用中也是非常合乎需要的,其中洒到键盘上的液体可能不仅损坏键盘,而且也损坏膝上型计算机的内部电路,引起严重的损坏。
[0005] 为了提供防水圆顶开关键盘,提出了几种布置。例如,在US6,542,355中描述的布置中,输入电路单元被夹在、密封在弹胶薄板和另一基底膜之间。这样的布置需要额外的部件和额外的组装步骤,从而增加制造时间和成本。此外,将弹胶薄板定位在按键和输入电路单元之间阻碍按键接触输入电路单元的能力,并延迟接触时间。
[0006] 在其它布置中,围绕上膜和下膜的周界进行密封,以形成密封的输入电路单元。然而,用于将输入电路单元连接到外部部件的电触头和部件本身也必须是防水的,需要例如另外的防水部件外壳。这再次增加了部件的数量和组装复杂性,以及增加了键盘部件的总体积。
[0007] 提供用于键盘的改进的输入组件因此是合乎需要的,该输入组件处理上述问题和/或通常提供改进。
[0008] 根据本发明,提供了如在所附权利要求中描述的用于键盘的输入组件。此外,还根据本发明提供了形成如在所附权利要求中描述的输入组件的方法。
[0009] 在本发明的实施方式中,提供了用于人机接口设备例如键盘的输入组件;输入组件包括包含第一膜和第二膜的膜组件以及用于允许第一膜和第二膜的电路之间的选择性电连接的装置,第一膜具有在其表面上设置的电路,第二膜具有在其表面上设置的电路,第一膜和第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此。电连接器连接到第一膜或第二膜中的一个或两个的电路,并包括配置成连接到另一电气部件的连接部分。提供密封装置,其配置成将膜组件密封到另一表面以形成密封并封装膜组件的电路和电连接器的连接部分的密封单元。
[0010] 该布置使完全防水的键盘组件能够通过利用输入膜组件密封键盘输入电路和任何额外的电气部件例如输入电路连接到的PCB来实现。膜组件在连接到支承表面时形成完全密封的单元,其能够容纳键盘电路、PCB和任何其它电气部件。该密封单元能够容易安装到包括键顶和基底的键盘“外壳”中,虽然支承表面本身可形成基底。因为键顶仅包括机械零件(即,移动按键),组件的这个部分可以敞开的和未密封的,允许它在使用期间用水冲洗或以另外方式清洗和消毒。
[0011] 将膜组件密封到另一表面并将电连接和额外的部件布置成使得它们被容纳和密封在膜组件构件之下以密封额外的部件通过最小化零件的数量且特别是通过消除对密封额外部件的额外密封装置的需要而简化了键盘的构造。提供独立的密封输入单元也是有利的,因为密封单元可独立于剩余的键盘部件而被制造,并从而限定可与各种各样变化的键盘结构和配置组合的通用密封输入组件。
[0012] 密封装置可限定密封周边,且当密封装置被密封到另一表面时,电连接器的连接部分布置成使得它位于将被密封装置密封和封装的密封周边内。将连接部分定位在密封周边内确保连接部分和因而它连接到的部件由膜组件完全密封。这与现有技术的布置相反,其中来自膜组件的电连接在膜周边外部延伸用于到部件例如PCB的外部连接。这个另外的部件然后需要额外的密封装置和在膜组件的覆盖区外部延伸的在键盘组件内的另外的存储空间。
[0013] 输入组件还可包括限定另一表面的支承构件,其中支承构件包括配置成接纳连接到电连接器的另一电气部件的凹槽,凹槽布置成使得当膜组件被密封到支承构件时,凹槽位于密封周边内,使得密封装置密封凹槽和容纳在其中的任何另外的电气部件。凹槽限定用于将另一电气部件保持在支承构件的上表面之下的下沉位置中的“容器”,膜组件被密封到支承构件的上表面。凹槽的内表面与支承构件的上表面邻接。凹槽可配置并布置成使得当连接到电连接器的另一电气部件被接纳在凹槽内时,膜组件能够与支承构件的表面实质上齐平地放置并密封到其。
[0014] 凹槽使另一部件能够位于膜组件的周围边界内,使得它因此被密封,同时也确保膜组件能够与支承表面齐平地放置。这很重要,因为膜组件必须能够放置在齐平的不间断平面中,以使位于上方的键盘按键能够以一致和准确的方式与输入组件适当地接合和交互作用。优选地,凹槽定位成使得它通过在电路所限定的边界外部而处于密封周边内,从而确保不间断的支承表面存在于电路之下以支持与上面的按键的接合。可选地或此外,凹槽可位于电路的边界内并设置有顶盖或盖。
[0015] 以这种方式,凹槽的使用允许电连接器的连接部分位于膜组件内并被密封在膜组件之下。在现有技术的布置中,这不是可能的,或事实上被设想。替代地,电连接器在膜组件外侧延伸用于进一步连接到另一电气部件总是必要的,且向内连接将需要部件位于膜组件之下,膜组件以前防止组件平放和密封到支承表面。
[0016] 支承构件优选地是细长平面构件。支承构件可以是键盘组件的基底,或可以是配置成安装到这样的键盘组件的基底的单独构件。
[0017] 凹槽可包括配置成接纳用于连接到另一电气部件的额外电连接器的端口。凹槽被限定在支承构件的上表面中,且所述端口穿过支承构件延伸到其下表面以允许连接到外部部件,所述端口包括密封物以防止液体溢入到凹槽中。以这种方式,需要外部电连接的电气部件可被掩埋并密封在膜组件之下,所需的外部连接通过所述端口实现,端口可被有效地密封以防止液体通过凹槽进入密封单元。外部连接可例如链接到位于键盘基底之下的读卡器,或可以是USB连接。端口也可在内部被对准,并可连接到位于在支承构件中形成的另一凹槽中的额外的部件。
[0018] 支承构件可包括配置成接纳电气部件的一个或多个额外的凹槽,每个凹槽布置成使得当膜组件固定到支承构件时,凹槽位于将被密封装置密封的密封周边内。两个或多个凹槽可由通道或其它这样的导管互连以实现被接纳在凹槽内的部件之间的电连接。因此,特定的键盘所需的所有电气部件可以在膜组件之下用紧凑和防水方式被密封并容纳在所设置的凹槽中。
[0019] 膜组件和支承构件形成密封单元,电路和另一电气部件被容纳并密封在其中。
[0020] 电连接器是被形成为第一膜或第二膜的印刷电路的部分的导电轨,且连接部分位于膜的外围边缘内侧,连接器相应于该外围边缘。优选地,导电轨连接器在电路所限定的边界内侧延伸。这与现有技术的布置相反。
[0021] 电连接器可配置成使得连接部分相对于它连接到的膜可向下定向,用于连接到另一电气部件。第二膜优选地是下膜,其配置成当膜组件被密封到其时位于第一膜和另一表面之间,且电连接器是第二膜的电路的整体部分。连接轨优选地可向下弯曲以允许它连接到PCB或其它这样的部件。
[0022] 输入组件还可包括设置在第一膜和第二膜之间的间隔构件,间隔构件限定配置成允许第一膜和第二膜的电路之间的选择性电连接的装置。间隔构件是具有位于相应于上孔和下孔之间的连接节点的特定点处的孔的膜,间隔构件的厚度和孔的尺寸被选择成保持上膜和下膜分开,直到上膜从上面接合按下的按键。
[0023] 间隔构件可包括在其中形成的窗口,其布置成相应于电连接器的位置,使得当间隔膜固定到第二膜时,窗口在电连接器之上可对齐,以允许在组装期间接近所述电连接器。在连接片向下延伸用于插入PCB的连接槽中的情况下,窗口允许装配工将第二膜和间隔膜粘附到基底,并接着随后接近耳片用于连接到PCB。
[0024] 密封装置可包括限定密封表面并粘附到另一表面的膜组件的表面。密封表面可以是第二膜的下表面,并优选地位于其外围边缘处。
[0025] 第一膜或间隔构件的外围边缘的至少部分可延伸出第二膜的外围边缘的至少部分以限定密封表面。可选地,另一膜可固定在第一膜和第二膜之上以形成密封构件。
[0026] 密封表面可在第一膜或间隔膜的整个周边周围延伸。
[0027] 第一膜的至少一部分可限定密封表面,第一膜的外围边缘的至少部分延伸出间隔构件和第二膜的外围边缘,以将下膜和间隔构件密封在第一表面和另一表面之间。
[0028] 在本发明的另一方面中,提供了形成用于人机接口设备例如键盘的输入组件的方法,该方法包括提供包括第一膜、第二膜的膜组件和用于选择性电连接的装置,第一膜具有在其表面上设置的电路,第二膜具有在其表面上设置的电路,第一膜和第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此,所述用于选择性电连接的装置用于允许第一膜和第二膜的电路之间的选择性电连接;连接电连接器的连接部分,电连接器的所述连接部分连接到第一膜或第二膜中的一个或两个的电路,并配置成连接到另一电气部件;将膜组件密封到另一表面使得用于密封的装置限定包围并封装电连接器的连接部分和它连接到的另一电气部件的密封周边。
[0029] 该方法还可包括下列步骤:在将膜组件密封到另一表面之前将另一电气部件定位在限定另一表面的支承构件中的凹槽中,使得膜组件在被密封到另一表面时将部件密封在凹槽内。
[0030] 在本发明的又一方面中,提供了键盘组件,其包括如上所述的输入组件和包括与膜组件的电路操作地通信的多个按键的键盘。
[0031] 在本发明的另一方面中,提供了用于人机接口设备例如键盘的输入组件;输入组件包括:第一膜,其具有在其表面上设置的电路;第二膜,其具有在其表面上设置的电路,第一膜和第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此;以及间隔构件,其设置在第一膜和第二膜之间,配置成允许第一膜和第二膜的电路之间的选择性电连接。第一膜的至少一部分或间隔构件的至少一部分限定用于密封第一表面或间隔构件与另一表面之间的下膜的密封表面。
[0032] 以这种方式,第一膜限定用于对着另一表面密封并封装第一膜和第二膜的电路及其电连接以及连接到其的任何部件的密封覆层,另一表面可以是键盘基底或另一支承板。因此,不需要额外的密封构件,且第一膜提供携带键盘电路并形成密封覆层的双重功能,从而减少部件数量,简化输入组件和其制造,并减少成本。
[0033] 第一膜或间隔构件的外围边缘的至少部分可延伸出第二膜的外围边缘的至少部分以限定密封表面。因此,密封表面由第一膜的周围悬垂部分限定。
[0034] 密封表面可在第一膜或间隔膜的整个周边周围延伸。
[0035] 第一膜的至少一部分可限定密封表面,且第一膜的外围边缘的至少部分延伸出间隔构件和第二膜的外围边缘以密封第一表面与另一表面之间的间隔构件和下膜。
[0036] 间隔构件的至少一部分可限定密封表面,且间隔构件的外围边缘的至少部分延伸出第二膜的外围边缘以密封间隔构件与另一表面之间的下膜。
[0037] 第二膜可包括第一电连接器用于连接到另一电气部件,且密封表面布置在连接器外侧,使得当密封表面被密封到另一表面时连接器被密封。
[0038] 第二膜可包括第二电连接器用于连接到另一电气部件,第二电连接器电连接到上膜的电路,上膜配置成使得密封表面位于第二连接器外侧以在密封表面被密封到另一表面时密封第二连接器。
[0039] 第二膜包括从其外围边缘延伸的一对耳片,耳片设置有位于密封表面内侧的电连接器和第二电连接器。
[0040] 输入组件还可包括限定另一表面的支承构件。支承构件可布置在第二膜与间隔构件相对的侧上,且其中密封表面固定到支承构件以封装并密封第二膜。
[0041] 支承构件可以是刚性支承板,例如板。钢板可包括在其中形成的槽或孔以允许通过位于板之下的部件而连接到第一膜和/或第二膜。
[0042] 支承构件的外围边缘可在形状上相应于第一膜的外围边缘,使得当密封表面被密封到支承构件时,外围边缘对齐,以形成密封在其周边周围的层压组件。
[0043] 支承构件可包括配置成与密封表面对齐并贴着密封表面密封的密封部分和用于接纳另一部件的接纳段,接纳段位于密封部分内侧,使得当密封表面和密封部分被密封在一起时,接纳段被密封在第一膜之下。
[0044] 间隔膜可由电致发光材料形成,输入组件还包括配置成向间隔膜提供电流的电源装置。
[0045] 在本发明的另一方面中,提供了形成用于人机接口设备例如键盘的输入组件的方法,该方法包括:提供第一膜,第一膜具有在其表面上设置的电路;提供第二膜,第二膜具有在其表面上设置的电路;将第一膜和第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此;提供配置成允许第一膜和第二膜的电路之间的选择性电连接的在第一膜和第二膜之间的间隔构件;将第一膜的至少一部分或间隔构件的至少一部分所限定的密封表面固定到另一表面以密封第一表面或间隔构件与另一表面之间的下膜。
[0046] 在本发明的又一方面中,提供了用于人机接口设备例如键盘的输入组件,输入组件包括:第一膜,其具有在其表面上设置的电路;第二膜,其具有在其表面上设置的电路,第一膜和第二膜布置成使得每个膜的电路面向彼此;以及配置成允许第一膜和第二膜的电路之间的选择性电连接的设置在第一膜和第二膜之间的间隔构件。间隔膜的至少一部分由电致发光材料形成。
[0047] 以这种方式,间隔膜是提供第一膜和第二膜之间的选择性电隔离以及为键盘提供照明的双重功能部件。对单独的电致发光薄板的需要因此消除了。此外,间隔构件且因此电致发光薄板能够被第一膜密封和封装,而不需要单独的密封装置。
[0048] 输入组件还可包括配置成向间隔膜提供电流的电源装置。
[0049] 现在将参考下面的例证性附图仅作为例子来描述本发明,其中:
[0050] 图1示出包括根据本发明的实施方式的输入组件的键盘的分解图;
[0051] 图2示出从图1的输入组件的下面看的分解图;
[0052] 图3示出从图1的输入组件的上面看的分解图;
[0053] 图4是从根据本发明的另一实施方式的包括电致发光间隔膜的输入组件的上面看的分解图;
[0054] 图5示出从图4的输入组件的下面看的分解图;
[0055] 图6是从包括键顶并具有密封到基底的输入组件的根据本发明的实施方式的键盘组件的上面看的分解图;
[0056] 图7a示出根据本发明的实施方式的键盘组件的侧截面图;以及
[0057] 图7b是图7a的布置的连接点的放大视图。
[0058] 参考图1,计算机键盘1包括外部外壳2,其包括键顶4和基底6。键顶4和基底6都由模制塑料形成,并优选地由模制聚合材料形成。键顶4和基底6包括使这两个部件能够连接在一起以形成外壳2的相应和相对的周围连接部分4a和6a。
[0059] 键顶4可移动地支撑键盘10,其包括布置在按键阵列中的多个按键12。输入组件8布置在键盘10之下,用于将施加到键盘10的机械输入转换成印刷电路板(PCB)的电气输入,以产生将被传递到计算机或类似设备的命令信号。输入组件8包括电路的网格,其布置成使得电路在每个按键之下的分立点处中断。处理器针对在网格上的任何点处的连续性的迹象而监控按键矩阵。当发现电路被闭合时,它将按键矩阵上的该电路的位置与其ROM中的字符映射表比较,以确定特定的按键相应于的字符。
[0060] 键盘10可包括位于每个按键12之下的多个橡胶圆顶(未示出)。橡胶圆顶布置成使得当相应的按键12被按下时,在按键12的底中的柱塞向下推压圆顶。这使橡胶圆顶也向下推,直到它再次压住键盘10之下的输入组件8。只要按键12被保持,输入组件8上的电路就在分立点处连通,分立点在字符映射表中相应于按下的特定按键12。当按键被释放时,橡胶圆顶弹回到其原始形状,促使按键退回到其静止位置。可以可选地利用其它按键机构例如剪刀机构或座屈式机构。
[0061] 如图2所示,输入组件8包括上膜20、下膜22以及布置在上膜20和下膜22之间的间隔膜24。上膜由柔性非导电材料例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和优选地boPET例如聚酯膜(RTM)形成。电路26设置在上膜20的下表面上。电路可通过使用导电油墨进行印刷或任何其它适当的手段而设置在下表面30上。电路28包括相应于键盘12的按键矩阵的多个节点。
[0062] 下膜22由与上膜20相同的材料形成。如图3所示,下膜22包括在其上表面36上以与上膜20的电路26相同的方式形成的电路34。电路34包括在位置上相应于上膜电路26的节点28的多个节点。上膜电路26和下膜电路也都分别包括输出轨40和42用于连接到PCB50。
[0063] 非导电间隔膜24位于上膜20和下膜22之间,并由与上膜20和下膜22相同的材料形成,虽然这并不是必要的,且可使用其它非导电材料。间隔膜24使上电路26与下电路34电隔离。多个孔44在间隔膜24中在相应于上膜20和下膜22的节点28和38的位置处形成。孔44的尺寸被选择成,使得与孔对齐的上电路26和下电路34的节点28和38被保持间隔开。具体地,孔44的直径被选择成使得孔44内的上膜20的下陷深度小于间隔膜24的厚度。优选地,每个膜的厚度是100微米,但孔26的宽度可改变,用于改变膜厚度并因此改变下陷系数。
[0064] 上膜20、下膜22和间隔膜固定在一起以形成输入膜组件8。在现有技术的三膜输入组件布置中,这三个膜具有相等的尺寸并固定在一起,且被围绕其周边密封,以形成防水壳层。然而,未包含在输入组件内的外部部件例如在外部连接到输入膜组件的PCB仍旧容易暴露于液体。因此,需要使这些部件防水的另一手段,其可例如包括提供橡胶薄板以覆盖输入组件和外部部件,或将部件装入另一防水外壳中。
[0065] 在本发明中,确保键盘所需的输入电路和另外的电气部件的装置例如PCB以方便和有效的方式被密封并且是防水的。
[0066] 在本发明的第一实施方式中,如图2所示,上膜22和间隔构件26具有相等的尺寸,具有相等的表面积和外围形状。间隔构件24通过涂在间隔膜24的整个下表面上的各点位置处的粘合剂来固定到下膜22的上表面34,所述粘合剂被选择成防止干扰印刷电路34。间隔膜24和下膜22由散布的粘合剂类似地粘附到上膜20的下表面30。下膜22可被依尺寸制造成使得其外围边缘43延伸出间隔膜24的外围边缘45,以限定固定表面,其具有涂敷到其的粘合剂,用于直接粘附到上膜20。
[0067] 为了使键盘的输入组件和其它电气部件防水,上膜20被形成为具有较大的表面积,限定比下膜22和间隔膜26大的覆盖区。上膜20的外围边缘52延伸出下膜22和间隔膜24的外围边缘以形成突出的边缘段,边缘段的下表面限定上膜的周边周围的密封表面54。
[0068] 密封表面54位于上膜20的电路26外侧和连接轨40外侧。类似地,当放置在下膜22之上时,密封表面54位于下膜22的电路34外侧以及连接轨42和43外侧。上膜的连接轨40被定位成与下膜22上的另外的相应连接轨43重叠和连接。下膜22形成为使得连接轨42和43在从下膜22的周边延伸的47和49上形成。耳片47和49可远离上膜20向下弯曲以提供PCB或其它外部部件的连接点。密封表面54也定位成使得它在连接到耳片47和49时延伸出并密封PCB或其它部件。
[0069] 在现有技术的3膜布置中,上膜包括第一有轨连接耳片,而下膜包括第二连接耳片。膜被密封,使得上耳片和下耳片都保持为从外部可达,用于连接到另外的部件。通过向下从上膜20的连接轨40连接到下膜22的轨43,对上膜20不需要连接耳片,耳片相反只从下膜22延伸。因此,上膜20的连接轨40不需要延伸到膜20的周边,且因此可位于密封表面54内侧,允许密封表面54在上表面20的周边周围不间断地延伸,并将轨40密封在其内。轨40连接到的轨43也位于密封表面54内侧并向下而不是向外连接到PCB50,PCB也被密封在密封表面54的周边内。
[0070] 提供钢的支承板60,其限定输入膜组件连接到的基底,板60固定在其与键盘组件的基底相对的表面上。可选地,输入组件可直接固定到键盘组件的基底,具有与上膜20相同的表面积和外围形状。支承板60向输入组件8以及最后组装的键盘1提供刚性。此外,支承板60提供使上膜粘附到的表面,以密封并封装下膜22和间隔膜24。支承板60包括与密封表面54对齐并相应于密封表面54的密封部分68。粘合剂涂敷到上膜20的密封表面54和/或支承板60的密封部分68,且上膜20由密封表面54固定到支承板60,使得下膜22和间隔膜夹在支承板60和上膜20之间,并由密封表面54围绕其整个周边密封。因此,上膜20起密封覆层的作用,密封覆层对着支承板54覆盖、密封并封装下膜22和间隔膜24以形成防水密封层压板,其中电路26和34被密封和保护而免受液体损坏。
[0071] 支承板60包括配置成接纳PCB50的凹进的插槽62,PCB50可以可选地在板60固定到的键盘组件的基底中形成。凹槽62形成,使得当PCB被接纳在其中时,PCB的上表面放置成与板60的上表面相齐或在板60的上表面之下。这确保膜组件能够与板60齐平地放置,而不会被PCB50妨碍。凹槽62在外围边缘内侧在板60中形成,并被定位成使得当膜组件固定到底板60时,凹槽62与耳片42和43对齐。密封表面54配置成使得它在凹槽62外侧延伸以对着凹槽62外侧的支承板60的部分而密封。因此,当PCB50被接纳在凹槽62中且上膜20固定到支承板60时,密封表面密封并封装PCB50以及PCB50与耳片42和43之间的连接,耳片42和43位于密封表面所限定的密封周边内。
[0072] 出口可设置在凹槽62的基底或侧壁中,以允许连接电缆64离开密封膜布置,用于连接到处理器或计算机的其它部件。电缆64设置有扣环插头66或类似的密封元件以密封电缆出口。因此,一旦被组装好,输入组件8是包含键盘输入矩阵线路、支承板60和PCB50的密封单元,连接电缆64与输入组件8密封在一起并从输入组件8延伸。输入组件因此可放置在包括键顶4和基底6的键盘的外壳2内,并提供防水键盘布置,而键盘12或外壳2本身不必是防水的。此外,在输入组件8之上不需要另一密封元件。因此,组装被简化,且只需要输入组件8位于外壳2内,以及键顶4和基底6被连接。
[0073] 组装输入组件的过程包括通过冲切或任何其它适当的形成手段首先使上膜20、下膜22和间隔膜24形成为所需的外围形状。电路26和34接着分别被印刷到上膜20和下膜22上,虽然印刷可以可选地在膜的冲切之前被进行。上膜20、下膜22和间隔膜26接着粘附在一起,如上所述。可在任何序列中进行膜的粘附。一旦这三个膜20、22和26粘附在一起,PCB50就可接着连接到耳片42和43。下膜22粘附到其它膜,使得耳片42和43是自由可达的并在固定表面54所限定的边界内。耳片42和43优选地向下弯曲,并被形成为经由推入配合或钳形连接而连接到PCB50的连接点。
[0074] 钢的基底60被切割成具有与上膜20的外围边缘一致的外围边缘。钢的基底60被压制形成以产生用于接纳PCB50的凹槽62。粘合剂涂敷到密封表面54,且PCB位于凹槽62内,以便在密封表面54的边界内。上膜20接着与基底60对齐,且密封表面54被推动成与基底60接触以将上膜20粘附到基底60并在基底60的整个周边周围形成完全的密封。
在上膜20和基底60之间的密封物密封并封装下膜22、间隔膜24和PCB60。以这种方式,密封的层压单元被形成,用于进一步连接在键盘外壳中。
[0075] 对于键盘1的最后组装,层压输入组件8粘附到基底2。粘合剂被涂敷在支承板60的基底的整个周边周围,以将板60固定并密封到基底2。因此,穿过支承板60的基底暴露或延伸的部件被密封在支承板60和基底2的外围边缘之间。以这种方式,部件可从外部穿过基底2向上连接到输入组件8,到输入组件的连接通过密封包括到基底2的被暴露的电连接的部件例如读卡器的表面而保持是防水的。
[0076] 在图4和5所示的可选布置中,提供具有上表面的键盘基底106,上表面包括相应于上膜120的密封表面154的密封表面168。基底106被模制以包括用于接纳PCB150的凹槽162。在上膜120、下膜122和间隔膜124的粘附以及PCB150连接到耳片142和143之后,PCB150位于凹槽162内。密封表面154接着直接粘附到基底106的相应密封表面168,使得上膜120形成密封覆层,其密封并封装下膜122、间隔膜124和PCB150。
[0077] 另一钢的支承板160可设置在下膜122和基底102之间以增加基底的硬度。钢板160被形成为使得其外围边缘比密封表面154小,且因此位于密封表面154内侧。钢板可被形成为包括凹槽162,或可设置有切掉部分或孔以允许PC150被接纳在基底102中形成的凹槽162内,或允许耳片142和143到PCB160的直通连接,PCB160可位于板160之下。
[0078] 如图6所示,当上覆层膜120被其密封表面154密封到基底的密封表面168时,密封的基底单元190形成。上膜120和围绕密封表面168的基底106的外区169形成密封的实质上连续的平坦表面192。没有凹槽从上面延伸到基底190中,使得水越过平坦表面192进入基底106中被防止。此外,连续的平坦表面防止来自键顶102的液体和碎屑积聚,且密封的基底单元能够容易和安全地被浸没在水中,以清除存在于其表面上的任何碎屑或液体。进一步通过键顶102的可释放配置来便于基底单元190的清洗,键顶102可释放地和可移除地连接到基底单元190。
[0079] 键顶104包括沿着其下边缘形成的扇形区段或凹槽109。当键顶104固定到基底106时,凹槽109限定排水槽,用于允许通过键顶104进入键盘101中的液体从基底单元190的表面排走。因为基底单元190包括平坦的气密密封的表面192,落到表面192上的水不进入基底106中,且相反不停地从表面192流掉。槽109允许水从表面192流掉并从键顶
104排走,因此允许键盘在需要时被清洗,而不移除键顶104。
[0080] 间隔构件124由电致发光材料形成,该材料在被提供有电流时照亮。驱动器170电连接到间隔膜124。驱动器170可连接到外部电源,或可设置有内部电源。驱动器170选择性地向间隔膜124供应电流,该电流根据膜124的尺寸和厚度来选择,以按所需亮度引起照亮。驱动器170可被启动来响应于来自专用开关的输入命令、响应于来自PCB的输入信号或通过任何其它适当的手段来照亮间隔膜124。
[0081] 上膜120由透明或至少部分地透光的材料形成。当间隔构件被照亮时,光穿过上膜120到达键顶(未示出)的下侧。键顶和/或键盘的部分配置成透明的,或部分透明的,或具有允许光的空间,使得它们在间隔膜124被照亮时变得照亮。这有利地帮助用户在低光条件中进行按键识别和/或给键盘提供在美学上使人愉快的视觉外观。
[0082] 现有的照亮的键盘提供单独的电致发光薄板,或在输入组件和键盘之间的电致发光跟踪。不仅这需要额外的部件,从而增加键盘的复杂性和成本,而且,如果键盘是防水的话,则电致发光薄板及其驱动器必须分开地被密封和隔离。在本布置中,电致发光间隔构件124和驱动器70位于密封表面154的边界内。凹槽也设置在键盘基底106或用于接纳驱动器170的支承板160中。因此,电致发光间隔膜124和驱动器170被上覆层膜120密封和封装。通过使用间隔构件124作为电致发光薄板,膜124执行双重功能,从而消除对单独的电致发光薄板的需要,简化了组件,减少了零件并节约了成本。此外,使用间隔构件124作为电致发光薄板允许电致发光薄板及其驱动器被上覆层膜120密封,且因为这样,额外的密封元件是不需要的,再次减小了复杂性和成本。
[0083] 键盘基底106可设置有存储读卡器180,如在图4和5中所示的。读卡器180包括电连接端子182和限定卡接纳槽的外壳184,卡接纳槽在相对端处打开以使槽能够被从头到尾被清洗。端子182包括连接引脚185,连接引脚185被接纳在基底106中的引脚孔186内。基底106还包括用于接纳端子182的主体的凹槽。引脚185穿过引脚孔186延伸,且主体182到基底106的粘附以不透水的方式密封基底160内的连接引脚,由于在板60和基底106之间的密封,没有水能够在内部到达引脚。
[0084] 键顶104和基底106可由任何适当的连接装置例如螺钉、撞、夹具或其它固定装置连接。因此,键顶104轻易和容易从基底106移除。当键盘的电子设备被设置和密封在覆层膜120之下的基底190内时,键顶本身变成键盘的廉价和容易替换的部件。
[0085] 在图7a和7b所示的布置中,键顶104由螺钉190连接到基底106。相应于螺钉190的多个拴塞192从键顶104向下延伸。相应的凹槽194在基底106中形成以接纳栓塞
192,栓塞192包括通道191,通道191对基底106的下表面敞开用于接纳螺钉190的螺纹轴,但其宽度不足以接纳螺钉头;另外的凹槽197设置在基底106的下表面中作为螺钉头的埋头孔。栓塞192包括螺纹中央钻孔,且为了连接键顶104和基底106,螺钉190穿过基底
106的下表面插入凹槽194中,其中螺钉190螺旋地由栓塞192的中央钻孔接纳。螺钉190将键顶104向下拉成与基底106紧密接合。
[0086] 升高的196从基底106向上延伸,并围绕和限定通道的一部分。孔穿过间隔膜124和下膜122而形成以容纳凸块196。上膜120位于凸块196的顶部上,并夹在凸块196和键顶103之间。上膜包括具有与通道191相等的直径的孔195,并配置成围绕栓塞195。
在围绕孔195的区域中的上膜120的下表面上提供一层粘合剂198,以将上膜120密封到凸块196。粘合剂层198涂敷到的上膜120的区域是密封层154的继续部分,并防止液体经由孔195进入输入组件。因此,可产生键顶104和基底106的有效和牢固的连接,同时维持输入组件108和基底106的防水整体性。
[0087] 在另一可选的布置中,间隔膜可限定覆层膜。在该布置中,形成具有外围边缘的间隔膜,其越过下膜的外围边缘延伸以限定密封表面。上膜围绕其整个外围粘附到间隔膜,使得下表面上的印刷电路对着间隔膜被密封。下构件也粘附到间隔膜。由间隔膜限定的密封表面粘附到另一表面,另一表面可以是支承板或键盘基底,以密封和封装下膜和连接到其并包含在密封表面内的任何部件或连接。
[0088] 在又一可选的布置中,上膜20的外围边缘的仅仅一部分延伸出下膜22和间隔膜24的外围边缘以限定密封表面。上膜20和下膜22围绕其外围的相当大一部分被密封,并共享公共外围尺寸和形状。下膜22的外围边缘的一部分在连接轨42被设置的点处在上膜
20的外围边缘的一部分内侧延伸。因此,轨42延伸到限定耳片47和49的下膜22的外围部分的边缘的点在上膜20的相应外围部分内侧。此时,下膜22限定切掉部分,且上膜形成桥接和覆盖切掉部分并限定密封表面54的悬垂部分。
[0089] 输入组件的大部分由涂敷在下膜22的下表面的周边周围的粘合段粘附到基底2或支承板60。在下膜22的周边被切掉部分中断的点处,密封表面54直接粘附到基底2或支承板60。以这种方式,位于切掉部分内的轨42和其它连接对着基底2或板60由密封表面54密封,这完成将上膜20的剩余外围边缘接合到下膜22的相应外围边缘的密封。
[0090] 在图8a和8b所示的另一实施方式中,膜组件200由上膜220、下膜222和间隔膜224形成。每个膜具有相似的尺寸。上膜的密封表面254将上膜粘附到间隔膜224。类似地,间隔膜224的密封表面255将间隔膜224固定到下膜222。以这种方式,形成密封的膜组件200,其中上膜220和下膜222的电路被密封。
[0091] 下膜222的印刷电路234在具有电路周边235的下膜222上形成电路图案。电路234包括用于将电路连接到另一部件例如PCB的连接轨242。如可从图8b看到的,电路234被形成为使得连接轨242在电路周边235内侧延伸,与现有技术的布置相反,在现有技术中基本上轨在电路和膜组件的外侧延伸,用于连接到另外的外部部件。类似地,当现有技术的膜组件固定到键盘基底时,另外的部件必须被安置并密封在膜组件的周边之外,增加了复杂性并需要在键盘外壳内的额外空间。
[0092] 向内延伸的连接轨242限定具有一端的连接构件,该端限定连接部分243,用于连接到另一部件例如PCB250。PCB250包括配置成接纳连接部分243的连接槽263。连接部分243在垂直于膜组件200所限定的水平面的方向上向下延伸。为了便于这个向下的方位,下膜222被冲压切割以形成与轨242重合的自由端耳片,自由端支承连接部分并进一步限定连接部分,且可向下弯曲。优选地,下膜222被冲压切割,使得窗口244围绕连接器部分
243,并在将连接部分243插入PCB250的连接槽263中时允许改进地接近连接部分243。间隔膜224包括窗口266以进一步改进对连接部分243到PCB250的连接的接近。窗口被定位成使得它与轨242对齐,并使得当间隔膜224固定到下膜222时,组装工人可通过窗口到达以接近用于插入PCB250的槽263的连接部分243。
[0093] PCB250容纳在支承构件260中形成的凹槽262内,支承构件限定用于接纳PCB250的下沉的插槽或“容器”,使得它放置成与支承构件260的上表面齐平或在支承构件260的上表面之下。支承构件260可以是用于连接到键盘外壳的基底的支承板,或可以是键盘外壳本身的基底。
[0094] 膜组件布置成使得密封表面254将上膜220固定到间隔膜224,且密封表面255将间隔膜224固定到下膜222。下膜222的下表面的密封表面256限定将膜组件固定到支承构件260的密封表面形式。密封表面256限定密封周边,其围绕膜组件200的整个外围边缘部分延伸。轨242且特别是连接部分243位于密封表面256内。当膜组件固定到支承构件260时,凹槽262也定位成使得它位于密封周边内。因此,当膜组件固定到支承构件260时,它密封并封装上膜220和下膜222的电路、连接轨242——包括连接部分243、以及PCB250。
以这种方式,所有的电路和键盘输入组件的部件都被单个密封装置密封并包含在单个密封单元中。键顶于是可位于输入组件之上,并可在这么连接时被清洗,而没有对输入组件的损坏的险。
[0095] 凹槽262包括用于允许到PCB250的外部电连接的出口272,或包含在其中的其它部件。口272包括用于允许电缆进入凹槽262的孔和用于密封孔以防止液体进入凹槽262的密封装置。支承构件260可包括以与凹槽262类似的方式形成的另外的凹槽,用于接纳额外的部件例如接触或非接触式读卡装置、用于电致发光的驱动器、以及或许可使用和安置在键盘组件内的任何其它电气部件。此外,支承构件可包括用于接纳电缆的一个或多个凹进通道,以连接接纳在额外的凹槽内的部件。每个额外的凹槽和通道被定位和布置成使得它们在密封周边内,并被密封和包围在由膜组件200和支承构件260限定的密封单元内。
[0096] 将认识到,在另外的实施方式中,可做出对上文描述和附图中示出的特定布置的修改。例如,注意,术语“上部”和“下部”用于描述膜层相对于另一表面的布置,上部意味着与另一表面相隔得最高或最远。这些术语并没有被规定为限制性的,且不是指任何特定的方位,以及例如在使用中,从膜的绝对垂直位置方面来说上层可位于下层之下,同时从它们被固定到的另一层方面来说仍然在下层之上。类似地,术语“上表面”和“下表面”指表面相对于另一层面向的方向,上表面背离另一表面。此外,虽然描述了用在计算机键盘上的输入组件,它可结合需要来自用户的手动点输入到相应的电信号的转换的任何设备来使用,例如在ATM机的控制板中,或需要用户输入的其它外部接口。此外,将认识到,电致发光间隔膜可设置在上面描述的任何布置中。类似地,将认识到,包括电致发光的上面描述的布置可以可选地设置有常规间隔构件,如在第一所述实施方式中的。也将认识到,支承构件可以是膜组件固定到的任何另外的表面,并包括但不限于平坦构件。例如,设想膜组件可符合并被密封到不平坦的或人机工程学成形的表面。
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