專利名稱：具有隱藏式輸入鍵的電子設(shè)備和制造該電子設(shè)備的方法
具有隱藏式輸入鍵的電子設(shè)備和制造該電子設(shè)備的方法本發(fā)明涉及電子設(shè)備及其制造方法。本發(fā)明特別涉及一種具有輸入鍵以允許用戶輸入數(shù)據(jù)或控制電子設(shè)備的操作的設(shè)備。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備，如便攜式電子設(shè)備，通常包括允許用戶輸入控制指令或其他數(shù)據(jù)的用戶接口。許多使用了幾十年的傳統(tǒng)用戶接口包括硬件鍵，該硬件鍵含有可機(jī)械移動元件?？紤]到設(shè)備的美感，已經(jīng)有人試圖改變電子設(shè)備的構(gòu)造，特別是移動電子設(shè)備，以減少在該電子設(shè)備上提供的可機(jī)械移動元件的數(shù)量。一個已采用的路線是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的觸敏屏。這樣的觸敏屏可通?；陔娮杌螂娙輦鞲屑夹g(shù)。為了解決一些觸摸顯示屏的缺陷，有人提議使用接近傳感器，其不需要用戶物理接觸該顯示屏。這樣的接近傳感器的例子在WO2010/069410A1 中有描述。為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)這種設(shè)備、菜單控制功能、揚(yáng)聲器音量控制功能、滾動功能或類似功能，甚至現(xiàn)在廣泛使用觸摸屏或近距離感應(yīng)顯示器作為輸入設(shè)備的便攜式電子設(shè)備通常也具有一個或者多個獨(dú)立于該顯示屏的輸入鍵。如今，這些鍵可能仍然頻繁使用可機(jī)械移動元件的方式來實(shí)現(xiàn)。除了在其他無縫設(shè)計中具有這樣鍵的明顯美學(xué)缺陷之外，機(jī)械輸入元件可能隨著時間而磨損和/或該機(jī)械輸入元件可能受到通過設(shè)備殼體中大的開口而進(jìn)入的灰塵或潮氣破壞的風(fēng)險。然而，為了容納傳統(tǒng)機(jī)械鍵元件，這樣大的開口是必需的。雖然我們可以想象通過感測對設(shè)備殼體的一部分的按壓來使用無縫集成至設(shè)備殼體的輸入鍵，例如使用電容感測，但是這會存在一些與設(shè)計相關(guān)的限制。作為例示，可能會有關(guān)于定位鍵的限定，其需要按壓該設(shè)備的殼體的一部分。更具體地說，由于角落或邊緣可以提供增強(qiáng)硬度的設(shè)備表面，所以可能很難將這種鍵定位得靠近該設(shè)備殼體邊緣或角落。于是，鍵動作的可靠檢測會成為一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本領(lǐng)域?qū)в幸恍┥鲜鋈毕莸谋銛y式電子設(shè)備及其制造方法有著持續(xù)的需求。特別是，對于不需要在設(shè)備殼體中提供大切口以容納機(jī)械移動元件來實(shí)現(xiàn)輸入鍵的便攜式電子設(shè)備有著持續(xù)的需求。在本領(lǐng)域?qū)τ谠试S將鍵以無縫方式集成至設(shè)備殼體中的便攜式電子設(shè)備也有著持續(xù)的需求。在本領(lǐng)域?qū)τ谏a(chǎn)這樣的便攜式電子設(shè)備的方法也有著持續(xù)的需求。本發(fā)明一方面提供了一種電子設(shè)備。該電子設(shè)備包括具有外表面和內(nèi)表面的殼體、設(shè)置在殼體上的鍵、以及傳感器。該鍵包括在殼體中形成以從殼體的內(nèi)表面延伸至外表面的微孔，以及在該微孔中延伸至殼體外表面的導(dǎo)電材料。將該傳感器連接至導(dǎo)電材料并且該傳感器被配置為監(jiān)視電氣特性來檢測對象是否與殼體外表面上的微孔接觸或分開。在電子設(shè)備中，與殼體接觸的對象，比如用戶的皮膚，可能通過該導(dǎo)電材料延伸至微孔而被感知。因此，在用戶皮膚與在其中形成鍵的外表面部分之間的接觸和分開可以不需要機(jī)械移動元件來實(shí)現(xiàn)鍵而被感知?？梢栽O(shè)定微孔尺寸使得通過具有平均視力的成年人的肉眼它難以被檢測或根本不能被檢測到。該電子設(shè)備可以是便攜式電子設(shè)備。該導(dǎo)電材料可能會被暴露在殼體的外表面上。該傳感器可以被配置為檢測對象是否接觸或未接觸殼體外表面上的導(dǎo)電材料。微孔可以通過殼體壁從內(nèi)表面延伸至外表面。該壁可定義為法線方向垂直于壁表面，并且該微孔可具有一個被布置為與法線方向有一相對角的中心軸。當(dāng)使用一些其中被特別提供了延伸至殼體外表面的導(dǎo)電材料的微孔來實(shí)現(xiàn)鍵時，至少一個微孔可具有被布置為與法線方向有一相對角的中心軸。不同微孔可具有相對于彼此被布置為有一相對角的中心軸?？捎媒饘俨牧现瞥蓺んw。當(dāng)殼體用金屬材料制成時，將傳感器電氣連接至殼體。該殼體可作為通過傳感器執(zhí)行的電阻測量的陰極或陽極中的一個來測量該殼體與在微孔中延伸的該導(dǎo)電材料之間的電阻。該金屬材料可在該微孔的邊界處被氧化以形成與該導(dǎo)電材料接觸的絕緣金屬氧化物層。因此，在該孔中延伸的導(dǎo)電材料可與該金屬材料電氣絕緣。鍵可進(jìn)一步包括在導(dǎo)電材料與微孔邊界之間插入的絕緣層以與殼體導(dǎo)電材料電氣絕緣。該絕緣層可以是半透明的。通過將光耦合至半透明絕緣層，使得鍵可見。便攜式電子設(shè)備可進(jìn)一步包括安裝在殼體中并配置為將光耦接至該絕緣層的光源。該光源可以被連接至控制器，該控制器選擇性地激活該光源來使得在選擇方式下該鍵可見。該導(dǎo)電材料的端部與殼體的外表面齊平。這減少了基于用戶皮膚接觸的鍵的觸覺響應(yīng)。另外，該導(dǎo)電材料的尾部也可以凸出于外表面。該鍵可被配置為包含多個微孔，在微孔中導(dǎo)電材料被分別配置為從殼體壁的內(nèi)表面延伸至外表面。與鍵相關(guān)的多個微孔可排列成一個矩陣。其中具有導(dǎo)電材料延伸的多個微孔可以相同的方式排列，但是它們也可有不同方向的中心軸。因此，在激活區(qū)域中通過將他/她的手指與殼體的外表面接觸來激活鍵，該激活區(qū)域可被擴(kuò)大至所需的大小。進(jìn)一步，基于用戶皮膚接觸或脫離殼體外表面，可能會增加電氣特性變化的發(fā)生，比如電阻或電容。當(dāng)鍵包括其中各自具有導(dǎo)電材料的多個微孔時，至少一個子集的微孔可以進(jìn)一步包括其中配置的半透明絕緣材料。該鍵被配置為至少微孔的另一子集不包含半透明絕緣材料?？梢赃x擇包含半透明絕緣材料的微孔的排列以使得當(dāng)光源從殼體中照射多個微孔時在殼體的外表上可看見一個預(yù)期的標(biāo)記。該鍵可進(jìn)一步包括多個從殼體的內(nèi)表面延伸至外表面貫穿殼體的照明微孔。該電子設(shè)備可進(jìn)一步包括在殼體中設(shè)置并被配置為將光耦接至多個照明微孔的光源。該傳感器可以為電阻傳感器。該電阻傳感器可以電氣連接來檢測微孔中該導(dǎo)電材料和另一微孔中導(dǎo)電材料之間測量到的電阻變化。另外，該電阻傳感器可以被電氣連接來檢測一微孔中導(dǎo)電材料與該電子設(shè)備的殼體之間測量到的電阻變化。該傳感器可以是電容傳感器。
該鍵的微孔可定義為在殼體外表面中的一個小開口。該小開口可具有相當(dāng)于或小于肉眼可分辨的直徑。根據(jù)另一方面，提供了一種制造具有隱藏式鍵的電子設(shè)備的方法。該電子設(shè)備包括具有內(nèi)表面和外表面的殼體。將一微孔機(jī)械加工到殼體中以使得該微孔貫穿殼體的壁從內(nèi)表面延伸至該外表面。在微孔的邊緣處形成電氣絕緣層。在微孔中設(shè)置導(dǎo)電材料以使得該導(dǎo)電材料在該微孔中延伸至殼體的外表面。該微孔可通過激光打孔形成。通過電鍍絕緣材料到內(nèi)部微孔邊界來形成絕緣層。如果殼體由所選擇的金屬形成以使得原生金屬氧化物是絕緣的，則可通過在該微孔邊界處局部氧化殼體來形成該絕緣層。根據(jù)任一方面或?qū)嵤┓绞?，該方法可用于制造一電子設(shè)備?？梢岳斫獾氖?，上述特征以及下面待解釋的特征不僅用于表示各個組合，而且在不背離本發(fā)明的范圍內(nèi)還表示其他組合或個例?？稍谄渌麑?shí)施方式中組合上述方面及實(shí)施方式的特征。


結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述，上述和其他特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，在附圖中相同的元件使用相同的標(biāo)號來表示。圖1是根據(jù)一個實(shí)施方式的便攜式電子設(shè)備的原理圖。圖2是沿著圖1的線I1-1I截取的殼體的一部分的示意性截面圖。圖3是示出根據(jù)一個實(shí)施方式的便攜式電子設(shè)備的殼體壁的截面圖。圖4是示出根據(jù)另一個實(shí)施方式的便攜式電子設(shè)備的殼體壁的截面圖。圖5是根據(jù)一個實(shí)施方式的設(shè)備的殼體壁的外表面的示意性平面圖。圖6是圖5的殼體壁的內(nèi)表面的示意性平面圖。圖7是示出根據(jù)另一個實(shí)施方式的便攜式電子設(shè)備的殼體壁的截面圖。圖8-10是例示了根據(jù)一個實(shí)施方式的制造電子設(shè)備的方法的示意圖。圖11-13是例示了根據(jù)一個實(shí)施方式的制造電子設(shè)備的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下面，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。可以理解的是下面實(shí)施方式的描述不帶有對本發(fā)明進(jìn)行限制的意思。并不試圖由這里后面所描述的實(shí)施方式或起圖示作用的附圖來限制本發(fā)明的范圍。相反，試圖通過所附權(quán)利要求以及其等同物來定義本發(fā)明的范圍?？梢岳斫獾氖歉綀D僅被視為示意圖，而附圖中圖示的元件不一定是按照比例顯示。相反，各種元件都表示了對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的功能以及通用目的。也可以理解的是，在下面示例性實(shí)施方式的描述中，附圖中或這里描述的在功能模塊、設(shè)備、組件或其他物理的或功能性單元之間的任何直接連接或耦接也可以通過間接連接或耦接實(shí)現(xiàn)。功能模塊可以由硬件、固件、軟件或其組合來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步可以理解的是，除非特別指出，否則這里描述的各種示例性實(shí)施方式的特征可以相互組合。將描述具有鍵的電子設(shè)備。該鍵包括至少一個延伸至設(shè)備殼體的外表面的微孔(micro hole)，并且在微孔中設(shè)置了也延伸至殼體的外表面的導(dǎo)電元件。在實(shí)施方式的語境中使用時，術(shù)語“鍵”一般包括可被用戶激活的輸入元件。這樣的鍵的例子中包括用于開關(guān)設(shè)備的電源鍵、用于輸入操作設(shè)置或用于調(diào)整這樣的設(shè)置的菜單鍵、用于通過菜單或各種菜單選項(xiàng)進(jìn)行導(dǎo)航的導(dǎo)航鍵以及用于輸入數(shù)字或字母符號的字母數(shù)字鍵。在實(shí)施方式的語境中使用時，術(shù)語“微孔”一般指的是橫向尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所形成鍵的橫向尺寸的孔，并且該孔可以使用諸如激光鉆孔的技術(shù)來形成。特別地，“微孔”的直徑可以在成年人肉眼可見的空間分別率的量級或者小于該空間分辨率。在若干個實(shí)施方式的語境中使用時，術(shù)語“隱藏式鍵”指的是配置為在該電子設(shè)備的至少一個操作狀態(tài)中不能被成年人肉眼輕易地檢測到的鍵。這并不排除設(shè)備包括在需要時允許使得鍵對操作者可見的特征。圖1是根據(jù)一個實(shí)施方式的便攜式電子設(shè)備I的示意性框圖表示。設(shè)備I包括多個分別被配置為隱藏式鍵的鍵。便攜式電子設(shè)備I包括殼體2。殼體2可由金屬材料形成，例如鋁。殼體2可以無縫方式至少穿過設(shè)備I的兩主要相對面而延伸。在一個實(shí)施方式中，設(shè)置有顯示屏8的殼體一側(cè)可不限定任何用于容納機(jī)械移動元件(比如按鈕或滑動條)的開口。在設(shè)備I的主要側(cè)面上，如圖1所示，設(shè)置了顯示屏8，而殼體2無縫地從外面覆蓋了顯示屏8的這一側(cè)。設(shè)備I設(shè)置了鍵3-5。這些鍵被配置為隱藏式鍵并且分別形成有多個通過設(shè)備殼體2的壁10而延伸的微孔。對于鍵3-5中的每一個，多個微孔包括若干個微孔，在其中設(shè)置了導(dǎo)電材料以使得該導(dǎo)電材料向上延伸至設(shè)備殼體2的壁10的外表面。便攜式電子設(shè)備I進(jìn)一步包括電氣連接到在微孔中設(shè)置的該導(dǎo)電材料的傳感器6。例如，傳感器6可以被配置為電阻傳感器、電容傳感器、或者在微孔中所設(shè)置的導(dǎo)電材料接觸或脫離用戶皮膚時對電氣特性改變做出響應(yīng)的其他傳感器。電子設(shè)備I進(jìn)一步具有一個處理器7或若干個處理器7，處理器7連接至傳感器
6。處理器7可以被配置為基于用戶的皮膚是否接觸或脫離設(shè)備殼體2的外表面上的鍵區(qū)3-5而控制設(shè)備I的操作。為了進(jìn)行說明，如鍵3-5被配置為字母數(shù)字輸入鍵，處理器7可控制顯示屏8以使得顯示通過鍵3-5而輸入的字母數(shù)字字符。為了進(jìn)一步說明，如果鍵3-5中的一個是用于開關(guān)設(shè)備I的電源鍵，則處理器7可以基于用戶是否將他的手指接觸這個鍵而啟用或停用設(shè)備I的全操作狀態(tài)。傳感器6和/或處理器7可以被配置為將用戶偶然地將他/她的手指在很短的時間內(nèi)接觸一個鍵區(qū)的情況與被識別為有意的鍵動作的情況加以區(qū)分。為了說明，傳感器6或處理器7可監(jiān)控電氣特性的改變量和/或觀察到超出預(yù)定義閾值的改變時間來判定所監(jiān)控的電氣特性的改變代表了一個要丟棄的偶然鍵輸入動作還是一個要被處理器7進(jìn)一步處理的有意的鍵輸入動作。盡管圖1中的示意圖中未示出，但是該便攜式電子設(shè)備可以包括其他元件，比如用于無線通信的元件、存儲器等。此外，盡管圖1中示出了以微孔陣列分別形成的3個鍵，但是該設(shè)備可包括任意數(shù)量的被配置為分別由微孔陣列形成的隱藏式鍵?？梢詫?shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式的電子設(shè)備的例子可包括移動電話、無繩電話、個人數(shù)字助理(PDA)、照相機(jī)、便攜式音樂播放器及類似物，但不限于此。參照圖1的插圖A及圖2-12，將更加詳細(xì)地描述用微孔形成的隱藏式鍵的實(shí)現(xiàn)。圖1中的插圖A示出了鍵5的平面圖。可以按照相應(yīng)的方式配置其他的鍵3和4。鍵5包括形成在設(shè)備殼體2的壁10中的多個微孔13。在圖1所示的實(shí)施方式中，壁10限定了設(shè)備I的上面設(shè)置了顯示屏8的側(cè)面。但是，也可在設(shè)備殼體2的其他位置處提供用微孔形成的隱藏式鍵，例如在殼體的相對于容納顯示屏8的壁的側(cè)壁或壁上。在這些微孔中布置了導(dǎo)電材料14。例如，導(dǎo)電材料14可以為插入到微孔中的細(xì)金屬線或利用已知技術(shù)設(shè)置在微孔中的導(dǎo)電跡線。進(jìn)一步，在所示配置中，絕緣材料15被配置在微孔中以插入在導(dǎo)電材料14與孔/殼體界面之間。在殼體2不是由導(dǎo)電材料形成時，可省略絕緣材料15。進(jìn)一步，當(dāng)設(shè)備殼體2由金屬材料制成時，該金屬可在微孔13的內(nèi)邊緣處被氧化以形成絕緣金屬氧化層。在這種情況下，可仍然提供絕緣材料15，但是也可以省略。導(dǎo)電材料14在微孔13中延伸到壁10的外表面,微孔13具有遠(yuǎn)小于鍵區(qū)特征尺寸dk的最大直徑。如圖1中所示，鍵區(qū)的特征尺寸dk可被限定為排列有形成鍵的微孔的區(qū)域的外部包絡(luò)的最小橫向尺寸。在實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料14在微孔13中延伸到壁10的外表面，這些微孔13可分別在殼體的外表面上具有直徑，該直徑相當(dāng)于或小于人肉眼可分辨的尺寸。為了說明，在距一個成年人眼睛I米距離處，人眼可分辨的極限是大約0.1_。對于孩子，此分辨率可能會更高，例如0.04_。因此，基于所預(yù)期的觀察者及觀看距離，可選擇該微孔13使之具有與人類眼睛分辨率極限相當(dāng)或以下的直徑。如這里所定義的，如果微孔13分別在設(shè)備殼體的外表面具有直徑，該直徑可相當(dāng)或小于人類肉眼分辨的大小，則微孔13可組成“隱藏式鍵”。在一個實(shí)施方式中，形成隱藏式鍵的微孔的直徑可以小于0.2mm(200 μ m)并且特別地小于
0.lmm(100 μ m)。在一個實(shí)施方式中，形成隱藏式鍵的全部微孔的直徑小于80 μ m。在一個實(shí)施方式中，形成隱藏式鍵的全部微孔的直徑可以在20 μ m至80 μ m的范圍內(nèi)。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可使用公知的微機(jī)械技術(shù)比如，激光打孔來形成這樣的微孔。使用激光打孔，可在金屬層中形成微孔。在實(shí)施方式中，對于形成鍵的微孔的至少一個子集，絕緣材料14可為半透明的。這允許通過激活在殼體內(nèi)部設(shè)置的光源使得鍵可見。應(yīng)該理解的是，即使對于尺寸對人肉眼是看不見的微孔，從直徑小于等于0.1mm的微開口輸出的光將仍然對人類觀察者可見。這將提供一個光信號出現(xiàn)在設(shè)備表面上的效果，在光源沒有被激活的狀態(tài)下，被認(rèn)為是例如由金屬制成的基本上固體平面。在實(shí)施方式中，對于微孔的至少另一子集，該微孔被配置為沒有光可穿過殼體內(nèi)部到殼體壁10的外表面。為了說明，可以使用非透明的絕緣材料14來填充一些微孔以避免光通過。因此，通過激活光源，各個鍵的圖形化標(biāo)記特性被顯示在金屬殼體的表面。在實(shí)施方式中，允許光穿過的微孔可以被排布為限定所需圖形標(biāo)記的形狀，比如箭頭、正方形、數(shù)字或類似物。對于包括具有半透明導(dǎo)電材料延伸其中的微孔的鍵，這些微孔可用于電氣感覺地與用戶皮膚接觸以及使得這些鍵可見，如果需要的話。盡管并未在圖1的插圖中示出，但是鍵可額外地或可選地包括用于將光傳遞到殼體外面的專用照明微孔。這樣的微孔不需要在其中設(shè)置導(dǎo)電材料。
圖2示出了包括隱藏式鍵的便攜式電子設(shè)備的部分截面示意圖。該截面圖是沿著穿過形成隱藏式鍵的微孔的線，比如沿著圖1中的線I1-1I截取的。對應(yīng)于圖1中所示的元件或特性的元件或特性，考慮到它們的構(gòu)造或功能，被指定了相同的參考標(biāo)記。便攜式電子設(shè)備的殼體2可由金屬形成。該殼體2包括壁10和相對的壁17。壁10具有內(nèi)表面12和從設(shè)備外部可見的外表面11。在壁10中形成有隱藏式鍵。該隱藏式鍵包括多個微孔，這些微孔從內(nèi)表面12延伸至外表面11。微孔可以是激光打孔形成的微孔。出于說明目的，示出了兩個微孔21、22?？梢园凑贞嚵蟹绞叫纬纱罅课⒖祝撽嚵邢薅随I區(qū)?？尚纬晌⒖?1、22以具有圓柱內(nèi)邊界，其可有例如圓形或橢圓橫截面。在微孔21中，導(dǎo)電材料23被布置為從內(nèi)表面12向上延伸到壁10的外表面11。導(dǎo)電材料23的端部與外表面11齊平。絕緣材料25被插入在導(dǎo)電材料23與微孔21的內(nèi)邊界之間。另一個微孔22具有類似的構(gòu)造，導(dǎo)電材料24和絕緣層26設(shè)置在另一個微孔22中。微孔21和22可以分別被配置為，在外表面11上，微孔2和22的最大直徑d可小于例如0.2mm或小于0.1mm。微孔21和22可由激光鉆孔形成。在所示構(gòu)造中，絕緣材料25可為半透明的并且可控光源27可被布置在殼體的內(nèi)部以將光耦合到絕緣材料25中。類似地，在另一微孔22中絕緣材料26可為半透明的并且可控光源28可被布置在殼體的內(nèi)部以將光耦合到絕緣材料26中。將光源27和28連接到控制器9，在鍵要可看見時，該控制器可選擇地激活光源27和/或光源28?？刂破?可連接至便攜式電子設(shè)備的處理器7并且可以根據(jù)該電子設(shè)備的操作狀態(tài)選擇性地激活光源
27和 28。穿過微孔21延伸的導(dǎo)電材料23和穿過另一微孔22延伸的導(dǎo)電材料24被連接至傳感器6。可使用各種構(gòu)造來檢測用戶皮膚與在微孔21和22被形成區(qū)域的外表面11的接觸。在一個實(shí)施方式中，傳感器6可為電容傳感器。被設(shè)置在限定了鍵的各個微孔中的導(dǎo)電材料23、24可以全電氣連接到傳感器6的一個端子。通過這樣的構(gòu)造，傳感器6觀測到的電容的組合變化(resultant change)可在用戶皮膚同時接觸布置在鍵的各個微孔中的導(dǎo)電材料時增強(qiáng)。在另一實(shí)施方式中，傳感器6可為電阻傳感器?？墒褂酶鞣N構(gòu)造來觀測當(dāng)用戶皮膚在導(dǎo)電材料與參考電極之間建立了導(dǎo)電路徑時電阻從無窮大到有限值的下降。為了說明，微孔的第一子集中布置的導(dǎo)電材料可全部電氣連接至傳感器的第一端子(例如，用于電阻測量的陰極端子)，該微孔的第二子集中布置的導(dǎo)電材料可全部電氣連接至傳感器6的第二端子(例如，用于電阻測量的陽極端子)。因此，可測量布置在不同微孔中的導(dǎo)電材料之間的電阻，當(dāng)用戶的皮膚在布置在不同微孔中的導(dǎo)電材料之間建立導(dǎo)電路徑時，該電阻減小。在另一實(shí)施方式中，當(dāng)殼體2由金屬形成時，傳感器6可監(jiān)視殼體2與布置在微孔中的導(dǎo)電材料之間的電流。殼體可電氣連接至傳感器6的第一端子(例如，用于電阻測量的陰極端子)，設(shè)置在微孔中的導(dǎo)電材料可全部電氣連接至傳感器6的第二端子(例如，用于電阻測量的陽極端子)。因此，可測量布置在微孔中的導(dǎo)電材料與殼體2之間的電阻，當(dāng)用戶皮膚在該導(dǎo)電材料與殼體2之間建立導(dǎo)電路徑時，該電阻減小?？梢允褂闷渌夹g(shù)來感測用戶的皮膚是否在鍵區(qū)接觸了殼體的外表面11。進(jìn)一步，如前面所采用的，為了感測由微孔形成的鍵的動作，可以造成電氣連接以使得傳感器6處僅需要一個或者兩個端子來感測電阻減小或電容變化。對于具有多個由微孔形成的隱藏式鍵的便攜式電子設(shè)備，可將多個鍵電氣連接到一個傳感器6。這一個傳感器可以被配置為使用已知技術(shù)來識別被觸動的鍵，比如識別發(fā)生電阻減小的行和列導(dǎo)電跡線。圖3示出了包含隱藏式鍵的便攜式電子設(shè)備的部分橫截面示意圖。該橫截面示意圖是沿著穿過形成隱藏式鍵的微孔的線，比如沿著圖1中線I1-1I截取的。對應(yīng)于圖1或圖2中所示的元件或特性的元件或特性，考慮到它們的構(gòu)造或功能，被指定了相同的參考
T 己 O電子設(shè)備的殼體2包括其中形成有微孔21、22的壁30，如參照圖2所說明的那樣。微孔21、22可以是激光打孔的孔?？蓞⒖紙D1和圖2所描述的來執(zhí)行對用戶的皮膚與形成微孔21、22的區(qū)域中外表面11接觸的感測。然而，設(shè)置在微孔21和22中的絕緣層25、26不需要為半透明的。單獨(dú)的照明微孔31、32被形成在壁30中以從壁30的內(nèi)表面12向上延伸至外表面11。照明微孔31和32可分別為激光打孔的孔。照明微孔31和32具有的最大直徑di相當(dāng)于或小于人類肉眼極限分辨率，因此將該鍵表現(xiàn)為隱藏式鍵。在實(shí)施方式中，該照明微孔可具有小于0.2_，特別的是小于0.1mm的最大直徑。提供了與照明微孔31相關(guān)聯(lián)的光源27以及與照明微孔32相關(guān)聯(lián)的光源28。在控制器9的控制下，可激活光源27、28以使得所關(guān)聯(lián)的鍵可見?？梢匀鐖D2所描述來執(zhí)行光源27、28的激活。可以根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)來選擇性地執(zhí)行光源27、28的激活。照明微孔可選地可以被半透明材料填充。圖4示出了穿過包括隱藏式鍵的便攜式電子設(shè)備的部分橫截面示意圖。該橫截面示意圖是沿著穿過形成隱藏式鍵的微孔的線，比如沿著圖1中線I1-1I截取的。對應(yīng)于圖1-3中所示的元件或特性的元件或特性，考慮到它們的構(gòu)造或功能，被指定了相同的參考標(biāo)記。電子設(shè)備的殼體2包括其中形成有微孔41-43的壁40。微孔41_43可通過激光打孔或使用其他允許形成小直徑微孔41-43的技術(shù)來形成。導(dǎo)電材料44-46被設(shè)置在微孔中。導(dǎo)電材料44-46穿過壁40從內(nèi)表面12延伸至外表面11。在所示的實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料44-46的端部被暴露在外表面11上并且與外表面11齊平。微孔41-43都具有相對于彼此設(shè)置有一角度的縱軸。當(dāng)微孔42的縱軸被指向垂直于外表面11所限定的平面時，微孔41和43的縱軸與外表面11以不同于90°的角度相交。微孔41和42的縱軸圍成一個大于0°的角度。類似地，微孔41和42的縱軸圍成一個大于0°的角度。如圖4中所示的構(gòu)造，其中形成鍵的微孔的縱軸并沒有全部平行地延伸，可被用于簡化在微孔41-43中電氣接觸導(dǎo)電元件和/或?qū)⒐怦詈现廖⒖字械慕Y(jié)構(gòu)需求。為了說明，殼體壁40的外表面11中微孔41所限定的開口的中心與微孔42所限定的開口的中心之間的距離可大于殼體壁40的內(nèi)表面12中微孔41所限定的開口的中心與微孔42所限定的開口的中心之間的距離。類似地,殼體壁40的外表面11中微孔41所限定的開口的中心與微孔43所限定的開口的中心之間的距離可大于殼體壁40的內(nèi)表面12中微孔41所限定的開口的中心與微孔43所限定的開口的中心之間的距離。設(shè)置在殼體內(nèi)部的光源50可與多個微孔41-43相關(guān)聯(lián)以將光耦合至微孔中。類似地，在殼體中，布置在微孔41-43中的導(dǎo)電材料可以在小于外表面11上的鍵區(qū)域的內(nèi)表面12上的接觸區(qū)域中被電氣接觸。可如圖1和2所述地來執(zhí)行對用戶皮膚在形成微孔41-43的區(qū)域中與外表面11接觸的感測?？扇鐖D2所述來執(zhí)行光源50的激活。如圖4所解釋的，設(shè)置微孔使得外表面11上的微開口模式不同于內(nèi)表面12上的微開口模式，這可有利于實(shí)現(xiàn)所需的電氣接觸和照明。這個概念將進(jìn)一步在圖5和圖6中圖示。圖5是殼體壁的外表面11的示意性平面圖。限定了鍵的區(qū)域包括在規(guī)則排列51中的多個微孔。為了說明而不是限制，圖示了具有多個第一微孔52(圖示為開口圓)、多個第二微孔53 (展示為正方形陰影)以及多個第三微孔54 (展示為斜線陰影)的排列51。第一微孔52可在其中設(shè)置連接至電阻傳感器的第一端子(例如陽極)的導(dǎo)電材料。第二微孔53可在其中設(shè)置連接至電阻傳感器的第二端子(例如陰極)的導(dǎo)電材料。第三微孔54可以是其中不設(shè)置導(dǎo)電材料的照明微孔。第一、第二和第三微孔被排布為使得它們以交替模式穿過外表面。圖6是圖5的殼體壁的內(nèi)表面12的示意性平面圖，其中形成了第一、第二及第三微孔的排布。第一、第二及第三微孔52-54穿過壁使得它們以不同于外表面11處的模式與內(nèi)表面12相交。更特別的是，第一微孔52穿過內(nèi)表面12以使得對應(yīng)開口被設(shè)置在第一區(qū)域中。第二微孔53穿過內(nèi)表面12以使得對應(yīng)開口被設(shè)置在獨(dú)立的與第一區(qū)域間隔開的第二區(qū)域中。第三微孔54穿過內(nèi)表面12以使得對應(yīng)開口被設(shè)置在獨(dú)立的第三區(qū)域中，該第三區(qū)域與第一和第二區(qū)域間隔開。應(yīng)該理解的是，可使用簡單延伸接觸焊盤來電氣接觸設(shè)置在內(nèi)表面上第一微孔52中的導(dǎo)電材料，或者電氣接觸設(shè)置在內(nèi)表面上第二微孔53中的導(dǎo)電材料。類似地，一個光源可足以將光耦合至多個第三孔53中。在這里描述的任一實(shí)施方式中，在第一微孔中設(shè)置的與鍵相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電材料和第二微孔中設(shè)置的與同一個鍵相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電材料可被電氣連接到傳感器的相同端子。特別地，導(dǎo)電焊盤或?qū)涌杀慌帕性跉んw的內(nèi)表面上以使得與設(shè)置在與同一個鍵鍵相關(guān)聯(lián)的若干個微孔中的導(dǎo)電材料相接觸。該導(dǎo)電焊盤或?qū)涌膳c布置在與同一個鍵相關(guān)聯(lián)的若干個微孔中的導(dǎo)電材料一體形成。該導(dǎo)電焊盤或?qū)涌呻姎膺B接至傳感器的端子。具有這樣構(gòu)造的實(shí)施方式將參照圖7更為詳細(xì)地進(jìn)行解釋。圖7示出了穿過包括隱藏式鍵的便攜式電子設(shè)備的部分橫截面視圖。該橫截面示意圖是沿著穿過形成隱藏式鍵的微孔的線，比如沿著圖1中線I1-1I截取的。該隱藏式鍵的結(jié)構(gòu)主要基于參考圖4的構(gòu)造進(jìn)行解釋。對應(yīng)于圖4中所示的元件或特性的元件或特性，考慮到它們的構(gòu)造或功能，被指定了相同的參考標(biāo)記。圖7的電子設(shè)備殼體2包括其中形成有微孔41-43的壁40。在微孔41_44中分別設(shè)置了導(dǎo)電材料44-46。導(dǎo)電材料44-46穿過壁40從內(nèi)表面12延伸至外表面11。在圖示的實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料44-46的端部被設(shè)置在外表面11上并與外表面11齊平。在內(nèi)表面12上，提供了電氣連接到導(dǎo)電材料44-46的導(dǎo)電焊盤56，所述導(dǎo)電材料44-46設(shè)置在微孔41-43的至少兩個中。該導(dǎo)電焊盤56被電氣連接到傳感器6。如上所解釋的，通過使用其中設(shè)置在多個微孔中的導(dǎo)電材料被連接至傳感器6的同一端子的構(gòu)造，當(dāng)用戶的皮膚接觸到與一個鍵相關(guān)聯(lián)的多個微孔時可增強(qiáng)檢測效率。傳感器6可為電阻或電容傳感器。
盡管圖7圖示了微孔具有相對于彼此成一角度設(shè)置的縱軸的實(shí)施方式，但是殼體2的內(nèi)表面12上的導(dǎo)電層或焊盤的提供可利用其他的微孔構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)，例如如圖2或圖3所示在微孔彼此平行延伸的構(gòu)造中或者當(dāng)微孔具有非直線的縱軸時。應(yīng)該理解的是，可以對參照圖1-7所解釋的設(shè)備作出各種修改。為了說明，盡管設(shè)備被解釋為其中的絕緣層設(shè)置在該微孔的內(nèi)部，但是可使用其他技術(shù)以使得設(shè)置在微孔中的導(dǎo)電材料與金屬殼體電氣絕緣。為了說明，在金屬殼體中形成的微孔的邊界可被氧化以形成絕緣金屬氧化層。于是將不再需要在微孔中設(shè)置絕緣材料層。參考圖8-10，描述了根據(jù)實(shí)施方式的制造電子設(shè)備的方法。設(shè)備被制造成在殼體壁60上具有隱藏式鍵。該殼體可以由金屬形成。盡管將使用一個微孔來解釋本方法，但是該方法可被用于形成多個微孔，并使用絕緣材料來填充微孔并且在微孔中設(shè)置導(dǎo)電材料。可使用該方法來制造這里描述的任意一種電子設(shè)備。如圖8所示，在殼體壁60中形成微孔61。可以通過激光打孔來形成微孔61。該微孔可被設(shè)置為使它的縱軸垂直于壁60的外表面11。然而，形成該隱藏式鍵的微孔中的至少一個可被形成為使得它的縱軸與外表面11的法向圍成一個大于0°的角度?？尚纬晌⒖?1以使得它在外表面11中限定了一個開口，該開口具有的最大直徑d可相當(dāng)或小于人類肉眼分辨極限。在一個實(shí)施方式中，可形成微孔61以使得它的最大直徑d小于0.2_，特別是小于0.1mm。如圖9所示，在微孔61中設(shè)置了絕緣材料62。該絕緣材料62可至少被設(shè)置為金屬/孔界面上的層。在一個實(shí)施方式中，設(shè)置該絕緣材料以使得它沒有完全填充微孔61。如圖10所示，使用導(dǎo)電材料63至少部分地填充該微孔61。該導(dǎo)電材料63向上延伸至該外表面11。該導(dǎo)電材料63的端部可與外表面11齊平或可從外表面11稍微突出。在殼體的內(nèi)表面12上形成有導(dǎo)電層或焊盤。該導(dǎo)電層或焊盤可被電氣連接至設(shè)置在與一個鍵相關(guān)聯(lián)的若干微孔中的導(dǎo)電材料。該導(dǎo)電層或焊盤可完全由設(shè)置在多個微孔中的導(dǎo)電材料形成。使用圖8-10所示的方法，可以形成突出穿過殼體壁60的電氣連接。該電氣連接與金屬殼體電氣絕緣。然后該電氣連接可電氣連接至傳感器，該傳感器感測比如電阻或電容傳感器的電氣特性的變化。參考圖11-13，將描述根據(jù)實(shí)施方式的制造電子設(shè)備的方法。制造在殼體壁70上具有隱藏式鍵的設(shè)備。該殼體由金屬形成。盡管參考一個微孔來解釋本方法，但是可應(yīng)用該方法來形成多個微孔，用絕緣材料填充它們并且在其中設(shè)置導(dǎo)電材料。可使用該方法來制造這里描述的任意一種電子設(shè)備。在圖11-13的方法中，選擇形成該殼體的金屬以使得金屬原生氧化物具有恰當(dāng)?shù)膶傩砸宰鳛榻^緣層使用。如圖11所示，在殼體壁70中形成微孔71。可通過激光鉆孔來形成微孔71?？稍O(shè)置微孔以使得它的縱軸垂直于壁70的外表面11。然而，形成該隱藏式鍵的微孔中的至少一個可被形成為使得它的縱軸與外表面11的法向圍繞成一個大于0°的角度?？尚纬晌⒖?1以使得它在外表面11中限定了一個開口，該開口具有的最大直徑d可相當(dāng)或小于人類肉眼分辨極限。在一個實(shí)現(xiàn)中，可形成微孔71以使得它的最大直徑d小于0.2_，特別是小于 0.1mnin
如圖12所示，該金屬在微孔71的邊界被氧化。因而形成了金屬氧化物的絕緣層72。如圖13所示，使用導(dǎo)電材料73至少部分地填充該微孔71。該導(dǎo)電材料73向上延伸至該外表面11。該導(dǎo)電材料73的端部可與外表面11齊平或可從外表面11稍微突出。在殼體的內(nèi)表面12上形成導(dǎo)電層或焊盤。該導(dǎo)電層或焊盤可被電氣連接至設(shè)置在與一個鍵相關(guān)聯(lián)的若干微孔中的導(dǎo)電材料。該導(dǎo)電層或焊盤可完全由設(shè)置在多個微孔中的導(dǎo)電材料形成。使用圖11-13所示的方法，形成突出穿過殼體壁70的電氣連接。該電氣連接與金屬殼體電氣絕緣。然后電氣連接可電氣連接至傳感器，該傳感器感測比如電阻或電容傳感器的電氣特性變化。盡管已經(jīng)描述了電子設(shè)備以及根據(jù)各種實(shí)施方式制造電子設(shè)備的方法，但是可在進(jìn)一步實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)各種修改。為了說明而不是限制，在一些附圖內(nèi)容中已經(jīng)圖示了具有基本圓形橫截面的微孔，但是其他形狀也可以被使用。然而，在一些實(shí)施方式中，定義了該隱藏式鍵的微孔為圓柱形，也可以使用其他幾何形狀，比如微孔為朝向外表面的錐形。當(dāng)一些實(shí)施方式設(shè)備已經(jīng)被描述為殼體內(nèi)部包括光源以用于選擇性地使得隱藏式鍵可見，提供這樣的光源是可選的。也可以使用指示鍵位置的替換方法，包括簡單方法，比如在殼體的外表面上提供固定的圖形標(biāo)識。為了進(jìn)一步說明，盡管這里描述的實(shí)施方式中的隱藏式鍵包括多個微孔，但是可以想到的是減少微孔的數(shù)量，甚至減少為一個其中設(shè)置有導(dǎo)電材料的微孔。進(jìn)一步，隱藏式鍵也可與具有一些機(jī)械移動元件的傳統(tǒng)鍵或者在某些區(qū)域中與殼體的電容式鍵感應(yīng)式按壓相組合。特別地，根據(jù)實(shí)施方式的電子設(shè)備可包括由微孔形成的鍵和使用不同技術(shù)形成的其他鍵。在實(shí)施方式中，該電子設(shè)備的至少一側(cè)可被形成為其上僅具有由微孔形成的鍵。在設(shè)備的另一側(cè)面可選擇性地提供機(jī)械鍵。應(yīng)該理解的是各種實(shí)施方式的特征可以彼此組合。為了說明而不是限制，微孔被配置為至少兩個微孔的縱軸被設(shè)置為彼此相對有一角度，參考圖4所述，可以使用具有單獨(dú)照明微孔的構(gòu)造，如圖3所示。如這里所述，可裝配含有微孔鍵的設(shè)備的示例包括但不限制于:移動電話、無繩電話、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式音樂播放器、照相機(jī)等類似物。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備，特別是一種便攜式電子設(shè)備(1)，所述電子設(shè)備(I)包括: 具有外表面(11)和內(nèi)表面(12)的殼體(2)； 設(shè)置在所述殼體(2)上的鍵(3-5)，所述鍵(3-5)包括 微孔(13 ;21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ;71)，其形成在所述殼體(2)中以從所述內(nèi)表面(12)延伸到所述外表面(11)，以及 導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ；44-46 ；63 ;73)，其在所述微孔(13 ;21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ；71)中延伸至所述殼體⑵的所述外表面(11);以及 連接至所述導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ；44-46 ；63 ；73)的傳感器￠)，所述傳感器(6)被配置為監(jiān)視電氣特性以檢測對象是否在所述殼體(2)的所述外表面(11)處與所述微孔(13 ；21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ；71)接觸或分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備， 所述導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ；44-46 ；63 ；73)被暴露在所述殼體(2)的所述外表面(11)上，所述傳感器(6)被配置為檢測對象是否在所述殼體(2)的所述外表面(11)處與所述導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ；44-46 ；63 ；73)接觸或分開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子設(shè)備， 所述微孔(13 ;21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ；71)穿過所述殼體(2)的壁(10 ；30 ；40 ；60 ；70)從所述內(nèi)表面(12)延伸至所述外表面(11)，所述壁(10 ；30 ；40 ；60 ；70)限定了垂直于所述壁(10 ；30 ；40 ；60 ；70)的法向，所述微孔(41，43 ;52，53)具有相對于所述法向以一角度設(shè)置的中心軸。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電子設(shè)備， 所述殼體(2)由金屬材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子設(shè)備， 所述傳感器出)電氣連接至所述殼體(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電子設(shè)備， 所述金屬材料在所述微孔(71)的邊界處被氧化以形成與所述導(dǎo)電材料(73)形成界面的絕緣金屬氧化物層(72)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電子設(shè)備， 所述鍵(3-5)還包括介于所述導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ;44_46 ；63)和所述微孔(13 ;21，22 ;25，26 ；41-43 ;52，53 ；61)的邊界之間的絕緣層(15 ;25，26 ;47_49 ；62)以使所述導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ；44-46 ；63)與所述殼體(2)電氣絕緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備， 所述絕緣層(25，26 ;47-49)是半透明的， 所述電子設(shè)備還包括光源(27，28 ;50)，所述光源設(shè)置在所述殼體(2)內(nèi)并被配置為將光耦合至所述絕緣層(25，26 ；47-49)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電子設(shè)備， 所述導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ；44-46 ；63 ；73)的端部與所述殼體(2)的所述外表面(11)齊平或從所述殼體(2)的所述外表面(11)突出。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電子設(shè)備， 所述鍵(3-5)還包括:形成在所述殼體(2)中以從所述內(nèi)表面(12)延伸至所述外表面(11)的多個另外的微孔(22 ；26 ;42，43 ;52，53);在所述多個另外的微孔(22 ；26 ;42，43 ；。52,53)的每一個中分別延伸至所述外表面(11)的導(dǎo)電材料(14 ;24 ;45,46),所述導(dǎo)電材料(14 ；24 ;45，46)分別被連接至所述傳感器(6)。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電子設(shè)備， 所述鍵(3-5)還包括穿過所述殼體(2)從所述內(nèi)表面(12)延伸至所述外表面(11)的多個照明微孔(31，32)， 所述電子設(shè)備(I)還包括光源(27，28)，所述光源(27，28)設(shè)置在所述殼體(2)內(nèi)并且被配置為將光耦合到所述多個照明微孔(31，32)中。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電子設(shè)備， 所述傳感器(6)是電阻傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任意一項(xiàng)所述的電子設(shè)備， 所述傳感器(6)是電容傳感器。
14.一種制造具有隱藏式鍵(3-5)的電子設(shè)備(I)，特別是便攜式移動設(shè)備(I)的方法，所述電子設(shè)備(I)包括具有內(nèi)表面(12)和外表面(11)的殼體(2)，所述方法包括以下步驟: 在所述殼體(2)中加工出微孔(13 ;21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ；71)使得所述微孔(13 ;21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ；71)穿過所述殼體(2)的壁(10 ；30 ；40 ；60 ；70)從所述內(nèi)表面(12)延伸至所述外表面(11)； 在所述微孔(13 ;21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ；71)的邊界處形成電氣絕緣層(15 ；25，26 ；47-49 ；62 ；72);以及 在所述微孔(13 ;21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ；71)中設(shè)置導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ；44-46 ；63 ；73)使得所述導(dǎo)電材料(14 ;23，24 ；44-46 ；63 ；73)在所述微孔(13 ;21，22 ;25，26；41-43 ;52，53 ；61 ；71)內(nèi)延伸至所述外表面(11)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 所述微孔(13 ;21，22 ;25，26 ;41_43 ;52，53 ；61 ；71)是通過激光打孔而形成的。
全文摘要
電子設(shè)備包括具有外表面(11)和內(nèi)表面(12)的殼體(2)。在殼體(2)上設(shè)置有鍵，該鍵包括形成在殼體(2)中的微孔(21，22)和在微孔(21，22)中延伸至殼體(2)的外表面(11)的導(dǎo)電材料(23，24)。傳感器(6)連接至該導(dǎo)電材料(23，24)以檢測對象是否在外表面(11)處與該微孔(21，22)接觸或分開。
文檔編號G06F3/02GK103210362SQ201080069536
公開日2013年7月17日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者J·莫蘭, M·克勒韋曼 申請人:索尼愛立信移動通訊有限公司