信息处理系统键盘离散行照明的制作方法

信息处理系统键盘离散行照明


背景技术：

1.本发明总体涉及信息处理系统键盘领域，并且更具体地涉及信息处理系统键盘离散行照明。
2.随着信息的价值和用途持续增长，个人和企业寻求用于处理和存储信息的另外的方式。用户可用的一个选项是信息处置系统。信息处理系统通常处理、编译、存储和/或传达用于商业、个人或其他目的的信息或数据，从而允许用户利用这些信息的价值。由于技术和信息处理需要和需求在不同的用户或应用程序之间有所不同，因此信息处理系统也可关于以下方面有所不同：处理什么信息，如何处理信息，处理、存储或传达多少信息，以及可如何快速且高效地处理、存储或传达信息。信息处理系统的变化允许信息处理系统是通用的或针对具体用户或具体用途(诸如金融交易处理、航班预订、企业数据存储或全球通信)而配置的。另外，信息处理系统可包括多种硬件和软件部件，所述多种硬件和软件部件可被配置为处理、存储和传达信息，并且可包括一个或多个计算机系统、数据存储系统和联网系统。
3.信息处理系统通常接受来自键盘的输入，所述键盘将值(诸如字母和数字值)与单个机械键处的按压相关联。例如，信息处理系统通常接受来自qwerty键盘的输入，所述qwerty键盘通过电缆或无线信号与键盘控制器交接。例如，外围键盘通常通过usb电缆和/或蓝牙无线信号交接。典型的键盘具有以矩形布局布置的六行键，所述布局的大小适于接受来自跨键盘表面散布的手指的输入。
4.便携式信息处理系统常常将键盘集成在便携式壳体中。例如，便携式信息处理系统包括旋转地耦接的壳体部分，使得底座壳体部分集成键盘并且支撑集成保持处于升高查看位置的显示器的盖壳体部分。通常，所集成的键盘附接到底座壳体部分的顶面，并且在壳体部分旋转到打开位置时暴露并可供使用。
5.在一些使用场景中，无充足外部光可用于允许最终用户区分标记在键盘键顶部上的键值。例如，台式信息处理系统操作所处的一些环境具有有限环境光。类似地，便携式信息处理系统常常用于低环境光情况中，诸如在行进时或在wifi热点处。对于力图将手指取向至底座键盘位置的最终用户来说，有限环境光可使键盘交互变得困难。
6.便携式信息处理系统的键盘中常见的一种解决方案是从下方对键进行照明，使得键值标记在低环境条件下是可见的。典型的键盘背光解决方案照进键盘键下方的区域，使得足够的光逸出以对单个键标记进行照明。例如，跨键盘底表面分布的开口允许光在上表面处以受控方式从底表面处的大量照明中逸出。这种方法的一个问题在于，为了跨键盘底表面提供足够的照明，浪费了大量照明。不可避免地，一些阴影将出现在照明以不均匀方式逸出的键处。在照明量有限的情况下，这些阴影趋于更严重。
7.在键盘背光灯处增大的照明导致功耗增加，并且通常增大组装键盘的大小并增加其重量。特别地，键盘的z高度趋于随着键盘背光形成的总照明量而增加。典型的常规键盘背光从集成led照明源的柔性印刷电路板对键盘底表面发送照明。一种典型的背光配置跨键盘的中心部分附接柔性印刷电路，以使键盘高度增加0.3mm。另一种典型的背光配置沿着键盘的一侧附接柔性印刷电路板条，以使键盘高度增加0.4mm。试图使led跨键盘背表面分
布的其他解决方案趋于增加键盘设计的高度和复杂性。


技术实现要素：

8.因此，已经出现对一种以能量和大小高效的方式对键盘键进行照明的系统和方法的需要。
9.根据本发明，提供了一种系统和方法，所述系统和方法大幅减少与用于键盘键的背光照明的先前方法和系统相关联的缺点和问题。一种信息处理系统键盘在多个键行中的每个键行的下方设置光导，以将光从光源传输到所述键行以用于键的背光照明。
10.更具体地，一种便携式信息处理系统利用设置在壳体中的处理部件(诸如中央处理单元(cpu)和存储器)处理信息，并在集成显示器处将信息呈现为视觉图像。键盘集成在壳体中，以诸如通过将键触摸从膜传达到键盘控制器以供cpu使用来接受键控输入。键盘包括背光，所述背光设置在键的下方以用于诸如在环境光条件低时键的照明。所述背光包括多个离散的光导，其中所述键盘的每个键行具有沿着行的键的长度设置在下方的所述光导中的一个光导。设置在所述键盘的侧边缘处的光源将照明引导到所述多个光导中的每个光导中，使得每个键行具有离散照明。由每个背光光导限定的通道具有带有开口的反射内表面，所述开口沿着其长度形成，以邻近键盘键释放照明，其中微透镜设置在开口附近以将照明引导到每个开口。在一个示例性实施方案中，键盘控制器与光源交接以基于键盘处的条件(诸如键控输入的类型和键控输入的速率)来调整向每个光导提供的照明水平。
11.本发明提供了许多重要的技术优点。重要技术优点的一个实例是，键盘具有减小的尺寸、减少的重量和降低的功耗，同时维持照明水平和光跨键盘键的均匀分布。用于提供键盘背光的分段照明(诸如跨离散行)减少了以均一方式照亮各个键所需的总照明量。更高效的光分布降低了与键盘背光照明相关联的功耗，并减小了键盘中包括的背光的数量和尺寸从而减小键盘的厚度和大小。每个键盘键行照明的个性化控制适应最终用户交互，以改进最终用户体验并降低功耗。
附图说明
12.通过参考附图，本领域那些技术人员可更好地理解本发明，并且本发明的许多目标、特征和优点变得显而易见。贯穿几个附图使用相同的附图标记指代相同或类似的元件。
13.图1描绘了信息处理系统的分解图，该信息处理系统具有将背光照明应用于离散键行的键盘。
14.图2描绘了键盘的仰视图，该键盘具有向离散键行提供的背光照明。
15.图3描绘了键盘背光的侧剖视图，该键盘背光具有向邻近键设置的开口提供的照明。
具体实施方式
16.信息处理系统键盘具有向键行提供的离散照明。出于本公开的目的，信息处理系统可以包括可操作来出于商业、科学、控制或其他目的而计算、分类、处理、传输、接收、检索、发起、切换、存储、显示、显现、检测、记录、重现、处理或利用任何形式的信息、情报或数据的任何工具或工具集合。例如，信息处理系统可以是个人计算机、网络存储装置或任何其
他合适的装置，并且可在大小、形状、性能、功能性和价格上有所不同。信息处理系统可包括随机存取存储器(ram)、一个或多个处理资源(诸如中央处理单元(cpu)或者硬件或软件控制逻辑)、rom和/或其他类型的非易失性存储器。信息处理系统的另外的部件可以包括一个或多个磁盘驱动器、用于与外部装置进行通信的一个或多个网络端口以及各种输入和输出(i/o)装置，诸如键盘、鼠标和视频显示器。信息处理系统还可以包括可操作来在各种硬件部件之间传输通信的一条或多条总线。
17.现在参考图1，分解图描绘了信息处理系统10，该信息处理系统10具有将背光照明应用于键46的离散行48的键盘34。在示例性实施方案中，信息处理系统10具有便携式形状因子，其中主壳体部分12通过铰链16旋转地耦接到盖壳体部分14。例如，主壳体部分12和盖壳体部分14绕铰链16在闭合位置与打开翻盖式位置之间旋转，使得集成在盖壳体部分14中的显示器17由主壳体部分12保持处于升高查看位置。在各种实施方案中，主壳体部分12可相对于盖壳体部分14旋转360度以转换为平板电脑模式。替代地，盖壳体部分14可与主壳体部分12分离以充当单独平板电脑系统。在一个替代实施方案中，键盘34可作为与信息处理系统10完全分离的外围装置驻留，诸如借助于通过usb电缆或利用无线接口进行通信来驻留。
18.在示例性实施方案中，便携式信息处理系统10利用设置在主壳体部分12中的处理部件处理信息。例如，母板18耦接在主壳体部分12内部并且与协作以执行处理信息的指令的处理部件交互。中央处理单元(cpu)20耦接到母板18并且执行存储在随机存取存储器(ram)22中的指令，诸如从固态驱动器(ssd)24的永久性存储设备或其他非暂时性存储装置检索到ram 22的操作系统和应用程序的指令。芯片组26管理cpu 20的操作，诸如时钟速度、存储器访问以及作为在集成显示器17处以图像呈现视觉信息。键盘控制器(kbc)28或其他嵌入式控制器通过母板18交接以管理施加到处理部件和输入/输出装置交互的功率。无线网络接口卡(wnic)提供用于与外部网络和外围装置通信的无线电接口。在各种实施方案中，可在信息处理系统10中使用硬件和软件部件的不同配置，并且信息处理系统10可与集成或外围键盘一起工作。
19.键盘34通过例如耦接到主壳体12的上表面32的方式组装在处理部件的顶部之上。在示例性实施方案中，键盘34组装到键盘底盘36中以搁置在上表面32的顶部上。光源38耦接到键盘底盘36以提供用于键盘34的背光的照明。例如，光源38具有设置在柔性印刷电路(fpc)上的多个发光二极管(led)，以从键盘底盘36的侧边缘朝向中心位置提供照明。在一个实施方案中，光源38设置在键盘底盘36的周边之外，以免增加键盘34的厚度。
20.一组六个独立且分开的光导40设置在键盘底盘36上以接受来自光源38的照明。在示例性实施方案中，每个键行48具有设置在其下方的一个光导，并且每个光导40沿着每个键行48的长度延伸以将光从光源38传输到键盘底盘36的相对侧。每个光导40利用诸如形成于每个键46下方的光导40中的开口将照明引导至每个键行48的键46。光导40的宽度比键46的宽度窄，使得光导40沿着其长度落在键46的占用空间下方以在每个光导40之间留出间距。
21.膜42配合在光导40之上并由键盘底盘36支撑以检测具有矩阵的键46按压，所述矩阵在输出接口50处报告键按压。例如，键组件44配合在膜42之上以将键46与相关联的输入位置对准。键组件44利用诸如橡胶圆顶使键46远离膜42偏置，使得最终用户按压键46克服
碰撞膜42的偏差并通过输出接口50报告输入。背光照明从光源38沿着每个键行48通过每个光导40馈送，以在每个键46处呈现出来，使得键值是可见的。尽管根据具有常规橡胶圆顶组件的机械键盘描述了示例性实施方案，但是在替代实施方案中，替代类型的键触摸检测机构可与视情况适于在每个键行48下方对准的光导40一起使用。
22.现在参考图2，仰视图描绘了键盘34，该键盘34具有向离散键行提供的背光52照明。光源38耦接到键盘34组件的边缘以将照明朝向键盘34的中心引导。例如，通过耦接在膜42的周边之外，光导38的z高度可在键盘34之外的区域中对准，使得键盘34的总高度不会由于光源38的高度而增加。在示例性实施方案中，空格键背光光导54与从“control”键开始并具有中心空格键的最低键行对准，其中形成第一部分和第二部分并且第二光源38从相对侧提供照明。将空格键背光光导54划分成两个部分减少了空格键处的照明，这通常可通过其大小来识别。此外，键盘34两侧的光导38可仅用于空格键背光光导54处或者可根据需要向其他光导提供照明。例如，在每个光导38具有沿着具体光导40引导光的一个或多个led的情况下，少于全部光导40的来自相对端的两个光源的照明可突出显示某些键，而具有一个光源38的照明的其他行中的其他键将具有一半的相对亮度。在替代实施方案中，光源38内的单个led具有受控来在不同的键行处将照明调整到不同水平的照明水平。
23.在示例性实施方案中，五个额外的光导40耦接到键盘34以与五个额外的键行48对准。换档键背光光导56在从“shift”键开始之后是“z”键的键行下方对准。锚定键背光光导58在从“caps lock”键开始之后是qwerty键盘的a、s、d和f锚定键的键行下方对准。制表键背光光导60在从“tab”键开始之后是“q”键的键行下方对准。数字背光光导62在包括数字0
‑
9的键行下方对准。最上方功能键背光光导64在包括功能键的键行下方对准。所述示例性实施方案描绘了与典型信息处理系统键盘34相关联的键行对准，然而，在替代实施方案中，可支持其他类型的键配置和不同数量的键行。
24.在每个键行下方对准光导提供有助于优化键盘背光解决方案的键盘键的离散照明。例如，优化行中的分段解决方案基于照明键在不同条件下所需的光量来改进对键的照明分配。设置在每个键行的下方的窄光导具有比用照明照进键盘下表面更好的传输照明效率。例如，每一者之间使用的气隙和反射器系统优化了光传输性能，以在较低的照明水平下节省功率。每个光导三侧无中断的优化反射器以及与单个键照明匹配的顶部反射器掩膜优化键照明以降低功耗。这种更高效的照明传输将键处的阴影减小到可忽略不计的量。如图2所描绘，将键盘34耦接到信息处理系统10的耦接点66可设置在光导40之间，使得光导的反射表面不被破坏或干扰并且键盘在组装时具有更大的灵活性。进一步调整向每个光导提供的照明实现跨键盘的照明变化。
25.由键行48的离散个性化照明管理的背光照明提供了许多操作模式，所述操作模式在降低功耗的同时改进最终用户的体验。例如，当键盘处于空闲状态达预先确定的时间量时，仅锚定键行的照明为最终用户提供了手部放置的可见取向，同时降低了功耗。作为另一个实例，在不同类型的输入期间，特定的键行可能具有增强和/或有限的照明。例如，在快速键入字母输入期间，最终用户的手趋于覆盖锚定键行，使得可减小锚定键行和下方键行(即，换档键行和控制键行)处的照明，而上部键行具有允许最终用户保持定向的增大的照明。替代地，当以大于预先确定的量或速率的输入进行键入时，功能键行可限制或关闭照明，因为功能键在快速字母键输入期间通常不是输入值。类似地，当键入字母时，数字键行
可具有减小的照明，而在键入数字时可具有增大的照明。在一个示例性实施方案中，键盘控制器或其他嵌入式控制器利用固件模块监测在键盘键处进行的输入，以基于键输入的类型和速率确定键盘行照明变化。在各种实施方案中，各种其他因素可用于调整键行照明以实现期望的用户体验和功耗。
26.现在参考图3，侧剖视图描绘了键盘背光52，该键盘背光52具有向邻近键设置的开口78提供的照明。在示例性实施方案中，单侧定向的led 68将照明引导到光导膜通道74中，所述光导膜通道74由反射器70限定底表面和两个侧表面，并且由反射前掩膜76限定上表面。前掩膜76邻近照明所针对的键形成开口78。开口78的大小可基于期望的照明量来变化，其中在led 68更远侧的位置处可用的大小增大。在示例性实施方案中，设置多个微透镜的微透镜阵列72邻近每个开口78以将光从通道74朝向开口78反射。将来自led 68的光引导通过仅在开口78处中断的通道74提高了光传输效率并减小了干扰照明输出的阴影。通过更有效地将光引导到期望的出口点，通道74提供更均匀的光分布，使得可使用更低的照明水平。在示例性实施方案中，多个光导40中的每个光导处的led 68的单独控制由键盘控制器支持，诸如通过gpio或其他控制接口。
27.虽然已经详细描述了本发明，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明做出各种改变、替换和变更。