CN107683448A - 一种用于动态显示图标的输入设备 - Google Patents

Abstract

一种用于动态显示图标的键盘，包括：一用于显示按键图标的电子显示器；一控制器，可操作地连接到所述电子显示器，用于控制所述电子显示器上的所述按键图标的显示；一键盘子组件，其具有设置在所述电子显示器上的多个可触发按键，其中至少一个按键被配置为可透过其看到所述按键图标，所述键盘子组件还被配置为便于传送一按键触发信号给所述控制器；其中所述控制器被配置为相对于所述电子显示器的对应图标显示区上的一个或多个所述可触发按键，动态地控制按键图标显示映射。

Description

一种用于动态显示图标的输入设备

技术领域

本发明涉及一种用于计算机的输入设备，其包括用于计算机的写字板，鼠标，游戏手柄和其它输入控制器。特别地，但不限于地，本发明特别适用于小键盘和键盘。

背景技术

输入设备纵有有多种多样，但仍然存在限制。在输入设备上，键盘和按键通常由固定的塑料键组成，且在每个按键的上表面上具有永久性的标记。一些标记，特别是家用按键上，是有触感的，以此提高生产效率，且表面上的标记是凸起的。其他标记还包括字符和图标。

键盘特别受到限制，因为没有一种在世界各地通行的语言。而即使有这种语言，了保护些许的文化认同，许多国家的人民也喜欢保留自己的书面语言。因此，这些地区必须使用不同的键盘，其上印有不同的图标，并拥有不同数量的按键。

此外，有许多软件工具，应用程序和游戏，为了更有效的操作，需要自己单独的键盘，控制器，图标或按键排列。因此，为了有效地使用这些应用程序，需要额外的投资，超出软件本身的许可费用。

本发明旨在改善上述缺点中的一个或多个，或者至少寻求向计算机提供新的输入控制器。

发明内容

总的说来，本发明提供了一种用于计算机的自适应输入设备，其至少一些输入键可以独立地显示，或至少便于观看，在不同情况下的不同图标。

此外，本发明提供用于动态显示按键图标的键盘，其中根据不同的上下文，可以在键盘上或透过键盘上的至少一些按键来观看不同的图标。

总体上，本发明提供了一种键盘，其配置为显示相同语言的不同按键映射，不同语言的字符，或者通过按键本身或透过按键可以显示不同的其他图标。

为达到以上目的，本发明一方面提供一种用于动态显示图标的键盘，包括：

一用于显示按键图标的电子显示器；

一控制器，可操作地连接到所述电子显示器，用于控制所述电子显示器上的所述按键图标的显示；

一键盘子组件，其具有设置在所述电子显示器上的多个可触发按键，其中至少一个按键被配置为可透过其看到所述按键图标，所述键盘子组件还被配置为便于传送一按键触发信号给所述控制器；

其中所述控制器被配置为相对于所述电子显示器的对应图标显示区上的一个或多个所述可触发按键，动态地控制按键图标显示映射。

为达到以上目的，本发明另一方面提供一种在键盘上动态显示键图标的方法，该方法包括以下步骤：

通过电子显示控制器在显示面板上显示多个图标，所述多个图标中的每一个图标都显示在电子显示器的选定的图标区域上，该图标区域对应于键盘覆盖物上的多个按键区域；

在所述电子显示控制器中接收信号以用更新后的图标更新所述电子显示器上的一个或多个所选图标区域；以及

从数据库提取并在电子显示器上显示更新后的图标。

为达到以上目的，本发明另一方面提供一种用于动态显示按键图标的键盘，包括：

一电子显示屏；

位于显示器附近的多个按键机构；一控制处理器，可操作地耦合到所述显示器，以显示用于各个按键机构的动态可配置按键图标；以及

一按键动作检测器，适用于检测按键的所述按键机构的按键动作；

其中所述按键机构包括使各个按键图标可视的透明部分；并且所述按键动作检测器被布置成不使所述透明部分模糊。

为达到以上目的，本发明另一方面提供一种动态更新显示在键盘的电子显示器上的至少一个图标的方法，所述键盘具有可在一待机位置和一按压位置之间移动的多个按键，其中，所述方法包括以下步骤：

接收所述键盘连接到的***的一状态改变的通知；以及

更新与所述电子显示器上的一个或多个可移动按键相关联的一图标显示区域的显示。

在本方法的实施例中，所述状态改变包括在一计算设备上打开应用程序，连接到一计算设备，打开一键盘***，以及按压按键。

所述机构可以包括连接到所述按键机构的键帽的至少一个剪刀机构，所述剪刀机构适于允许所述按键机构在按键动作期间的垂直移位。

所述剪刀机构可以定位和定向，以便不会遮蔽所述按键机构的所述透明部分。

所述按键机构可以包括相对定位和垂直取向的剪刀机构。

所述剪刀机构可以包括铰接连接的剪刀部分。

所述剪刀部分可以在一端枢转地连接并且在另一端可滑动地连接。

至少一个所述剪刀机构可以被偏压以将所述键帽向上偏压到一非按下位置。

所述按键动作检测器可以包括一紧固到所述键帽的开关触发片和一互补开关，其中在使用时，所述开关触发片适于在所述键帽被压下时触发开关。

所述按键机构可以包括一铰链机构。

所述铰链机构可以位于所述键帽的侧边缘处，以便不会使所述透明部分变得模糊。

所述按键动作检测器可以位于与所述铰链机构相对的位置。

所述按键动作检测器可以包括一紧固到所述键帽的开关触发片和一互补开关，其中在使用时，所述开关触发片适于在所述键帽被压下时触发开关。

所述按键机构可以包括至少一个弹簧机构，所述弹簧机构适于将所述按键机构的键帽向上偏压到所述非按下位置。

所述至少一个弹簧机构可以被定位成不会使所述透明部分模糊。

所述至少一个弹簧机构可以包括相对定位的弹簧机构。

所述至少一个弹簧机构可以是一线性触发弹簧机构。

所述弹簧机构可以包括一螺旋弹簧。

所述按键动作检测器可以包括一紧固到所述键帽的开关触发片和一互补开关，其中在使用时，所述开关触发片适于在所述键帽被压下时触发开关。

所述按键机构可以包括一气动键帽，适于接触所述按键动作检测器。

所述按键动作检测器可以是一触敏覆盖层。

所述气动键帽可以是空气填充的。

所述气动键帽可以是流体填充的。

所述电子显示器可以是前照灯的。

所述透明部分可以适于用作光波导。

所述波导可以具有放大特性。

所述波导可以具有视角改变特性。

所述波导可以具有深度感知改变特性。

选择深度感知改变特性，使得显示的所述按键图标看起来显示在所述显示设备的表面上方。

当所述键盘固定位置使用时，视角可以根据用户眼睛相对于键盘的估计位置来选择。

所述电子显示器可以是一单色显示器。

所述电子显示器可以是一彩色显示器。

所述电子显示器可以是双稳态的。

所述电子显示器可以是一电泳显示器。

所述按键动作检测器可以包括多个网和多个可操作地耦合到所述多个网的开关触点，其中多个网围绕对应于每个所述透明部分的位置的区域布置。

所述键盘还可以包括一***显示装置。

所述***显示设备可以是触敏的。

所述键盘还可以包括适于与一计算设备通信的I/O接口。

所述I/O接口可以是一有线I/O接口。

所述有线I/O接口可以是一USB接口。

所述I/O接口可以是一无线I/O接口。

所述无线I/O接口可以是一蓝牙接口。

所述控制处理器可以适于根据从所述I/O接口接收的指令来选择用于显示的按键图标。

所述控制处理器可以适于经由所述I/O接口接收用于显示的按键图标图像数据。

所述键盘还可以包括一用户接口。

所述用户接口可以包括一麦克风。

所述控制处理器可以适于根据经由所述麦克风接收的语音命令来选择用于显示的按键图标。

所述用户接口可以包括一生物识别读取器。

所述控制处理器可以适于根据由所述生物识别读取器识别的用户身份来选择用于显示的按键图标。

所述控制处理器可以适于根据按键动作选择用于显示的按键图标。

所述控制处理器可以包括适于存储所述按键图标图像数据的一存储器件。

本发明还公开了其他方面。

附图说明

尽管拥有其它可能落入本发明范围内的形式，现在将仅通过示例的方式，参考附图来描述本发明的优选实施例，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的键盘；

图2示出了根据本发明的实施例的通过图1的键盘上的按键显示或可见的各种键盘图标；

图3示出了根据本发明的实施例的键盘***的示意图；

图4示出了键盘***的按键动作检测器，其中所述按键动作检测器的电子网的设置基本上避开了按键的任何透明部分；

图5示出了按键机构的实施例，其中所述按键机构包括根据本发明的实施例的剪刀机构；

图6示出了按键机构的实施例，其中按键机构包括根据本发明的实施例的铰链机构；

图7示出了按键机构的实施例，其中按键机构包括根据本发明的实施例的弹簧机构；

图8示出了根据本发明的实施例的在多个气动按键；

图9示出了一个实施例，其中多个按键适于紧固到一计算设备，包括根据本发明的实施例的触敏显示装置；

图10示出了按键机构的实施例，其中按键机构包括根据本发明的实施例的枢转机构；

图11示出了按键机构的实施例，其中按键机构包括根据本发明的实施例的枢转机构；

图12示出了按键机构的实施例，其中所述按键机构包括剪刀结构；

图13示出了如图12所示的剪刀结构的实施例；

图14示出了本发明的一个实施例的键盘的总体布置图，为了清楚起见，主要部件以分解图从上到下依次显示：

动态适配和静态按键；

键盘底盘；

膜和显示模块(包括显示和波导)；

支撑结构(持有MCU，在槽中的定时控制器PCB和电池)；和

后面板；

图15A是本发明部件的按键的轴测图；

图15B是其平面图；

图16是用于安装图15A和图15B所示按键的按键的轴测图，用于在待机和按压位置之间移动时引导按键；

图17是用于支撑如图15和16所示的按键的键盘底盘元件的轴测图；

图18是具有照亮电子显示器(EPD)的有源区域的前照明波导的显示模块的轴测图。

图19是照射电子显示器(EPD)的活动区域的前照明波导的侧视图。

图20是具有波导，LED和显示器以及显示模块底盘的显示模块的分解轴测图；

图21是类似如图3所示的软件和硬件***的示意图，但是具有附加特征与计算设备的接口，键盘被配置为可操作地连接到该接口；

图22是示出由本发明的实施例的软件指示的步骤的流程图；

图23是示出由本发明的实施例的软件指示的步骤的类似的流程图。

具体实施方式

为了促进对根据本发明的原理的理解，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用特定语言来描述相同的实施例。然而应当理解，实施例不意图限制本发明的范围。本文所示的发明特征的任何改变和进一步的修改，以及本文所示的本发明的原理的任何附加应用，在本领域的技术人员通过本发明内容容易想到的情况下，都应归为本发明的披露范围。

在公开和描述与键盘相关的结构，***和相关方法之前，应当理解，本发明不限于本文公开的特定配置，工艺步骤和材料，因此可以稍有不同。还应当理解，本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在是限制性的，因为本发明的范围将仅由权利要求及其等同物限制。

在描述和声明本发明的主题时，将根据以下定义使用以下术语。

必须指出，如本说明书和所附权利要求中所使用的，单数表达“一”，“所述”和“该”包括复数的可能，除非上下文另有明确规定。

如本文所使用的，术语“包括”，“包含”，“含有”，“特征在于”及其它同意用语是包容性或开放性术语，不排除额外的，未被引用的元件或方法步骤。

在以下描述中应当注意，在不同实施例中相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

输入和输出定义：

键盘可以提供可显示的输出和键盘输入功能。

术语“输入”通常是指在激活按键时由键盘提供的输入信号。

“输出”通常是指由电子墨水显示器产生的用于指示其功能的按键的显示图像等。

用于动态显示按键图标的键盘

参照图1，示出了用于动态显示按键图标的键盘100。

键盘100包括适于根据期望的应用显示动态按键图标的电子显示器。同样地，从图1可以看出，键盘100包括位于电子显示器附近的按键机构105形式的多个可触发按键104。此外，如下面将进一步详细描述的那样，至少一些按键机构105的至少一部分基本上是透明的，以便于透过按键看到通过显示装置动态显示的相邻的按键图标。

从图中可以看出，在实施例中，键盘100可以包括基本上透明的按键机构105和常规非透明按键机构110。然而，在优选实施例中，所有按键机构100都是基本上透明的按键机构105，如本文主要描述的。

在另外的实施例中，键盘100可以包括内置或可附接的其他电子***设备，诸如***显示设备和其他用户输入和输出接口。

本文描述的实施例将主要用于键盘***设备。然而，应当理解，实施例可以同样适用于需要动态显示的其他计算机***设备。

键盘架构：组件综述

键盘100包括显示为USB连接***(图21中的1305)的I/O接口305***，以便于与计算机1000的物理连接及通信。电源1301以调节由USB提供的电压信号(5伏)至选定容限级别，并将电源分配给这些组件。闪速存储器1307存储可显示在显示器320(EPD)上的键盘简档的图像数据。

定时控制器345,1345连接到微控制器1310,310。定时控制器1345被配置为从微控制器1310接收数据，并产生发送到电子显示器(EPD)1320的适当电波形，以便在选定位置(在按键下方)显示图像。在使用中，显示器1320由时序控制器1345更新。

一键盘膜1308，其是当开关闭合时产生电信号的瞬时开关阵列。

微控制器1310运行固件1309，其对在操作期间接收和发送的所有信号进行积分。它有以下部分：

按键动作检测器1325，其识别键盘膜1308上的按键何时被按下，同时产生并向微处理器发送对应于此时与所显示的图标相关联的特定按键的唯一代码；

显示管理模块1306基于从计算机1000接收的信号更新显示器1320，以显示适当的信息或键盘简档。它在闪速存储器1307中存储并检索图像数据并将其发送到定时控制器(TCON)1345。

USB通信模块1305通过USB连接管理进出设备的所有信息。它确保显示器及时更新，并且键盘处于正确的状态以与用户的意图兼容。

动态显示按键图标

请参照图2，其示出了键盘100的透视图，其中不同的键盘被动态显示。

具体来说，图2A示出了键盘100显示常规的QWERTY按键图标。

现在，图2B示出了键盘100，其显示修改后的键盘，包含专门用于Adobe Photoshop软件应用的按键图标的。从该实施例可以看出，字母数字字符显示在每个按键机构105的左上角，并且在按键机构105的中间显示Photoshop的图标。

为了进一步说明，图2C示出了键盘100，其显示另一种修改后的键盘，其包括专门为Adobe Illustrator软件应用配置的键盘。

因此，可以理解，键盘100适于显示各种应用的不同按键图标，例如用于不同的软件应用，不同的键盘按键机构布局，不同区域，不同语言，用户偏好，修改键指令等。

键盘***

请参照图3(非常类似于图21，因此可以同时讨论)，示出了键盘100***的示例性功能示意图。

如可以看出，键盘100包括电子显示器320。如上所述，电子显示器320适于通过在对应于每个按键机构105的位置处显示动态和单独的按键图标，以此来显示不同的键盘。

在优选实施例中，电子显示器320是电泳(E-油墨)显示器，优选地是双稳态显示器，优点在于显示时无需连续地消耗功率。

然而，应当注意，在实施例中，其他电子显示器也同样适用，包括LED，LCD显示装置等。

在所示的实施例中，键盘100包括单个显示器320，而不是每个按键使用单独的显示设备。以这种方式，在使用中，控制显示器320以在与每个按键机构105相邻的位置显示按键图标。

因此，与显示设备320相邻的是多个按键机构105。如上所述，每个按键机构105包括透明部分330，其保证由显示设备320显示的底层按键图标的可见性。在下面将要详细描述的某些实施例中，透明部分320可以包括波导以增强按键图标的可见性，例如通过影响按键图标的放大倍率，视角等。

键盘100还包括适于检测按键动作的按键动作检测器325。在随后的实施例中将描述各种类型的按键动作检测器325，包括电接触和触敏(例如电容式)按键动作检测器325。

键盘100还包括用于与计算设备接驳的I/O接口305。应当注意，在实施例，键盘100可以是独立的计算机***设备或内置于诸如笔记本电脑之类的计算设备中。

因此，I/O接口305可以以各种方式与计算设备接驳。在键盘100采取独立计算机***设备的形式的情况下，I/O接口305可以采用诸如USB接口的有线接口的形式。或者，I/O接口105可以提供无线连接，例如通过蓝牙，用于与计算机接驳。

键盘100还包括用于控制键盘100的各种功能的控制处理器310。控制处理器310可操作地连接到显示设备320，实现以本文所述的方式显示按键图标的目的。

在实施例中，控制处理器310可以包括用于存储按键图标的存储器装置，例如像位图之类的图像文件的方式以供显示选择。在替代实施例中，控制处理器310可以经由I/O接口305与计算设备接驳，以检索用于显示的按键图标。

此外，控制处理器310适于根据应用来确定要显示的是哪些按键图标。在实施例中，控制处理器310可以根据用户与键盘的交互来控制适当的按键图标的显示，例如使用修改按键或其他用户界面输入设备。在替代实施例中，控制处理器310可以根据来自服务器计算设备的指令来控制适当的按键图标的显示，诸如用于不同的软件应用，区域设置等的上述不同按键图标。

应当理解，某些组件可以经由诸如存储按键映射的存储器的网络来访问。如1303和303所示的网络模块连接到远程服务器，以访问存储器以获得按键映射，图标，或其他信息或操作。

此外，控制处理器310可以可操作地耦合到按键动作检测器320，以产生对应于按键的按键机构代码。

在实施例中，计算机100可以包括其他用户接口315。例如，键盘100可以包括用于各种目的的麦克风，包括接收语音激活指令，其中例如可以根据用户配置显示的按键图标语音命令。

用户界面315还可以是手势接收，例如通过包括触敏鼠标轨迹板等，微波手势检测器等。

在实施例中，用户界面315可以包括指纹读取器或其他生物识别数据读取器。在实施例中，控制处理器310可以适于根据通过指纹读取器或其他生物识别数据读取器识别的用户的用户偏好来显示键盘图标。

用户接口315还可以通过声、光等向用户输出信息。

在实施例中，如上所述，键盘100可以包括用于显示***信息的***显示器340。

例如，在实施例中，***显示器340可以是与键盘100的功能按键机构相邻的基本上细长的显示器，以便显示适合于功能按键机构的各种信息。

在其他实施例中，***显示器340可以显示键盘100的各种键盘模式，例如，如上述示例，键盘可显示用于Photoshop或Illustrator的图标。在实施例中，***显示器340可以是用户可配置的，例如包括触敏覆盖层等，用于允许用户与***显示器交互，例如选择适当的用于显示的按键图标集。

在实施例中，***显示器340可以包括LED或LCD显示器。

在实施例中，不同于***显示器340与电子显示器320分开的形式，电子显示器320中的***显示器可以是集成的，其中电子显示器320的一部分用于显示按键图标的目的，而电子显示器325的剩余部分延伸超过按键机构105，以显示***显示信息。

显示器

如上所述，在优选实施例中，显示器320处于电泳(E-ink)显示中。然而，在其他实施例中，不同的显示装置，例如LCD，LED显示装置等可以同样适用。

此外，类似上述所言，单个显示设备320的使用简化了键盘100的结构，而不是每个按键机构105使用不同的显示设备。以这种方式，键盘100的耐用性和容错性增强了，并且还简化了显示驱动程序。

在实施例中，显示器320可以是单色显示设备。然而，在其他实施例中，显示器120也可以适于显示颜色。在这方面，显示器320可以是彩色电子墨水显示器。

虽然在本文中讨论的示例中通常会提及电泳(或电子墨水)显示器1320，但是这是非限制性的，并且应当理解，键盘可以使用耦合到基础结构的其它显示设备；例如双稳态显示器(不需要驱动能量的显示器)，LCD显示器等。

电子墨水显示器可以是分段的或矩阵的电子墨水显示器。此外，电子墨水显示器可以是单色或彩色电子墨水显示器。电子墨水显示器产生的显示图像可以改变，进一步增加了键盘的功能。

附图中所示的优选实施例的键盘100便于观看由电子墨水显示器“透过”按键产生的显示图像。

电子墨水显示器1320上的所选区域与单个按键相关联，并且在一些实施例中，所述区域可以与多于一个的按键相关联，以跨多个按键提供相同的功能。

用户交互

如上所述，按键动作检测器325适于检测按键动作。按键动作检测器325可以采取不同的布置，以便检测按键动作。

例如，在实施例中，按键动作检测器325可以通过适当的电机械开关或基于触敏电容或电阻的检测技术来检测按键动作。

如下面将进一步详细描述的那样，按键动作检测器325被配置为便于通过按键机构105的透明部分330保持可见。

在优选实施例中，按键动作检测器325设置在按键机构105和电子显示器320之间。例如，在下面将进一步详细描述的实施例中，按键动作检测器325包括电网的XY矩阵以及适当定位的机电开关，适于检测每个按键机构105的按键动作。

或者，按键动作检测器325可以包括独立的或内置于电子显示器320中的透明触敏覆盖层。

然而，在其他实施例中，每个按键机构105的表面可以是触敏的，例如其中每个按键机构105设置有独立的触敏电容传感器等。

触觉反馈

在附图所示的实施例中，按键机构105适于被按压时产生物理位移，以便向用户提供常规的键盘触觉反馈。

按键机构105可以包括橡胶基脚等，以便不损坏下面的显示装置320。

触觉结构为键盘提供期望的手感或动作，其随着按键被物理按下时发生点击或咬合以提供触觉用户反馈。触觉结构的选择可以通过键的感觉，键盘的厚度，电子墨水显示的性能等来确定。

触摸结构，例如图1525中所示的触觉弹性体圆顶，当键帽从静止位置朝向完全压下状态被按压时，其将通过按键的凸片或柱塞部分弹性地折叠，从而向用户提供触觉反馈。

触觉结构可以包括由金属，硅或其它类似橡胶的穹顶结构形成的弹簧或触觉圆顶。

金属触觉穹顶与其他触觉结构相比可以减少键盘的厚度。

橡胶状触觉穹顶(或其他触觉结构)可以提供比金属触觉穹顶更好的触觉用户反馈，而代价则是增加键盘厚度。

无论使用什么实施例或材料，触觉结构的使用可以提供有形的触觉反馈，其确认用户的物理移动(即，按键动作)已确实发送所需的输入。

对于多个按键中的许多按键，触觉结构设置在底盘或键盘覆盖层上，以便当按键从待机位置朝向基座结构(或相对)按压时提供触觉用户反馈。

与此触觉反馈一致，开关被激活以产生与键功能相关联的电子输入信号。

将触觉结构设置在键盘的底盘或键盘覆盖层上，相对于按键的透明中心片居中偏移的位置，以便：

不在通过键盘观看电子墨水显示器时产生光学干扰；并使电子墨水显示器的可用显示区域最大化

透明部分330

现在，如上所述，在优选实施例中，每个按键机构105包括透明部分330。优选地，透明部分330基本位于每个按键机构105的中心部分处，以便允许观察基本位于每个按键机构105的中心的适当的按键图标。

例如，每个按键机构105可以由透明聚碳酸酯，丙烯酸或其它透明塑料制成，以允许来自显示装置320的光透过透明部分320。

如上所述，每个按键机构330和按键动作检测器325的机械布置可以适于不干扰通过每个按键机构105的透明部分330的按键图标的可视性。

根据欲使用的应用，按键机构105可以包括无光泽或其它光洁度，特别是用于减少由显示装置325显示的按键图标的反射和/或失真。

基于手势的互动(硬件和软件)

在一些实施例中，通过基于电容的技术或基于电阻的方法和类似的技术，动态按键拥有基于触摸或基于手势的交互性和/或交互式触摸屏电子墨水显示器。

可预期地，在键盘的其他区域中提供显示功能，例如位于功能键上方的或远程连接到键盘的辅助显示器，其也可以拥有触摸或基于手势的交互性和/或交互式触摸屏，即通过电容式技术或基于电阻的方法和类似技术的电子墨水显示。

可预期地，触摸输入将促进用户与按键的交互，使基于上下文的手势操作更容易，以在用户的键盘或计算机上执行所选的功能。

触摸输入通过键盘软件实现，其利用电子墨水显示器，压敏触摸或运动传感器，或用户计算机上的网络摄像机的触摸屏功能来检测，如图22所示。

基于触摸或动作输入，键盘软件可以检测手势，以在用户的键盘或计算机上执行所选的功能，例如，键盘软件可以检测到所用户的手势以激活在用户计算机上的程序，动态地更改键盘的映射等。

物理压力按键

尽管主要使用术语“按键”，但该术语是非限制性的，并且包括用户可以移动以提供输入的任何结构或机制。

所述键盘包括底盘结构和多个按键，其中多个按键中的每个按键被选择性地物理按压到相对于底盘的按压位置，以产生用于控制用户的键盘或计算机的输入信号，按键释放后升高或返回待命状态。

光波导

在一个实施例中，透明部分330包括适于控制显示在显示器1320上的按键图标的深度，倍率，视角等的光波导。

例如，光波导可以适于放大显示按键图标，使得显示管理设备325可以利用较小的离散显示区显示每个按键图标，以此有利于节省能源。

此外，光波导可以适于修改视角，使得当键盘100用在如桌子这样平坦的表面上时，图标在用户的眼睛相对于键盘100的通常位置的角度附近的可视性最佳。

在实施例中，按键图标的位置可以根据用户选择进行偏移，以便与波导适当地相互作用。例如，波导可以包括非线性视角，其中每个图标的具***置为用户感知的视角。

在另外的实施例中，光波导可以适于改变所显示的按键图标的感知深度，与似乎在显示设备320的表面的水平处显示的按键图标不同，按键图标可以似乎在按键机构105的表面显示。

在实施例中，可以模制透明部分330以提供光波导能力。在替代实施例中，单独的光波导可以被固定到按键，例如通过机械紧固，胶合等固定到透明部分330。

为了提供所需的引导功能，光波导可以包括凸形，凹形或其它表面轮廓。

应当注意，光波导可以被紧固到按键机构105以便与按键一起移动，或者可以是静态的，例如通过紧固到显示装置320的表面以保持静止。

波导的其他实施例

如图18，19和20所示，示出了多个发光器件，在该实施例中为布置在漫射器的边缘处的基于氮化镓的发光二极管，其本身为光学波导1330。

光波导1330为在电子显示器1320上方转置的单独元件。可以预期的是，它可以通过共注方式集成到或层叠到显示器1320上，或者可以将其通过粘合剂，卡扣配合，超声波焊接或任何其它合适的接合方法连接到电子显示器。

波导用于将来自光源的光(例如发光二极管)重定向到显示器的有效区域。光漫射器的目的是将光均匀地分布在电子显示屏上，通过在该层中具有微小的孔来实现。最靠近LED 1327光源的孔较密集地分开，而远离光源的微小孔较为集中。可预期地，波导包括一个或多个凸起，凹陷或起伏的表面。

利用如图18至20所示的布置结合所述实施例，仅需要四个LED1327来实现按键和电子显示器上的足够的照明。优点在于，与使用70多个LED的传统背光解决方案相比，由于有效利用发射光，降低了功率和财务成本。

按键动作检测器

如上所述，在优选实施例中，按键动作检测器325适于不干扰由显示设备320显示的按键图标的可视性。

因此，参考图4，示出了包括电网的按键动作检测器325的实施例，其中电网布置成不会影响显示设备320的按键图标的显示。

具体地，可以看出，电网的布置避开了每个按键机构105的中心透明部分330。

可以看出，电网包括多个网405和多个电机械开关接触点410。可以看出，网405和电机械开关接触点410被布置成不与每个按键机构105的中心透明部分330重合。

在优选实施例中，提供一集成结构，包括多个按键机构105和内置的按键动作检测器325。以这种方式，所述集成结构可以覆盖在显示装置320上。

直拨键盘

在优选实施例和图15、16中示出键盘组件100(至少关于按键)包括直拨键盘。因此，键盘100包括底盘，以及多个按键1505，其中，每个按键1505设置在具有相对壁1502和引导件1503的凹槽1501中，导向件1503适于将按键限制在待机位置和按下或触发位置之间的大致垂直的线性运动。

凹槽1501的目的是在运动期间将按键1505保持线性对齐，并且确保运动基本上被限制在待机位置，即按键偏离基座结构，和按下或触发位置之间的大致垂直的线性运动，且不产生扭曲或倾斜。

在一些实施例中，随动器1504为设置在每个按键上的突片形式，并从其边缘延伸，以便与引导件1503接合。随动器1504朝向其关联的按键的周边设置，以便于从E-ink显示器1320传输尽可能多的光，从而确保按键(通常是指板)的基本上所有的透明部分是无遮挡的，以利于电子墨水显示屏1320上图标的可见性。

在一些实施例中，按键1505的周边的一部分或全部部分被设计为不透明的，以基本上模糊或隐藏与按键周边相邻的任何机构，使得其不干扰通过按键观看电子墨水显示屏。

触觉结构和开关设置在按键的***，以便最小化或消除对通过按键观看电子墨水显示器1320的任何干扰，同时最大化电子墨水显示器1320的可用显示区域。

图15和图16所示的实施例中的触觉结构通过触发臂和穹顶开关结构之间的直接接触构成。

所述穹顶开关结构(未示出，但设置在1525处)是弹性体，并且可将按键压到待机位置。

所示的实施例中的随动器1504具有聚焦头，以在按压按键期间将力集中在穹顶开关上，用以触发。

剪刀机构实施例

现在将描述按键机构105的各种有用的机械实施例。

具体地，参考图5，示出了称为剪刀实施例的按键机构实施例。

可以看出，按键机构105包括适于允许按键机构505相对于键盘表面505垂直移动的剪刀装置510。该装置510还保证按键机构105的上表面与键盘表面505平行。

可以看出，剪刀装置510朝向按键机构505的边缘定位，使得透明部分330不被遮蔽。

可以看出，剪刀装置510的上部可枢转地连接到键帽505。类似地，剪刀装置510的下部可枢转地还可滑动地连接到按键机构10，5以在按压期间适应下枢轴点的横向运动。

按键机构105向上偏置以恢复未按压的状态。以这种方式，剪刀装置510可以被朝向不受压的状态偏置，例如通过包括适当定位的弹簧，偏置凸缘等。

在实施例中，键帽505的周边可以是半透明的或不透明的，以便基本上遮蔽内部机械布置，同时基本上保持中心部分330的透明度。

还可以看出，在该实施例中，按键机构105包括开关触发片520，其适于向下承受电开关525以检测按键动作。

铰链机构实施例

现在转到图6，在替代实施例中示出了按键机构105使用铰链机构。

在该实施例中，按键机构105包括铰链605。当按键机构105的上表面被压下时，按键机构105围绕枢转点605枢转，使得开关触发凸片520压下电开关525。

在该实施例中，可以通过将开关触发突片520和开关520靠近布置，使得按键动作不会导致按键机构105的上表面产生可察觉的角度改变。

应该再次指出的是，在该实施例中，基本中心定位的透明部分330也不会被铰链装置遮蔽，使得由电子显示器320显示的按键图标对于用户来说仍然是可见的。

弹簧结构实施例

现在转到图7，示出了按键机构105的又一个实施例，其中可以看出，按键机构105包括弹簧机构705，用以向上偏置键帽505。

具体地，可以看到，按键机构105包括相对定位的弹簧705，其将按键机构向上偏置。类似地，按键机构的按压使得按键机构触发片320接触电开关525。

弹簧结构705的横向位置和相对位置也不会遮蔽按键机构105的透明部分330。

应当注意，在其他实施例中，使用了其他弹簧结构705，包括与附图所示不同的非垂直定向或非线性触发的弹簧结构。

此外，在所示的实施例中，弹簧结构705为常规的螺旋线弹簧，但是在其他实施例中，弹簧结构705可以具有不同的构造，例如塑料偏转器等。

气动键盘实施例

现在转到图8，其中示出了另一实施例，其中键盘100采用气动键盘的形式。

在该实施例中，每个按键机构105可以由透明弹性塑料或橡胶等制造。此外，每个按键机构105可以是填充诸如水，油等的流体，或填充空气。

以这种方式，当按压按键机构105时，按键机构105的上内表面将接触按键机构下面的可由按键动作检测器325检测的表面。

如上所述，按键动作检测器325可以是位于按键机构105和电子显示器320之间的单独层。在其他实施例中，按键动作检测器320可以由触敏电子显示器325来实现。

触摸敏感显示设备键盘覆盖层实施例

现在转到图9，其中示出了触摸屏显示设备键盘覆盖层的实施例。

在该实施例中，电子显示器320是触敏的。事实上，现今存在的许多平板计算设备都具有触敏显示设备。因此，在该实施例中，键盘100可以采用包括多个按键机构905的可选择性地附接的键盘的形式，以及适于将多个按键机构905定位并固定到电子显示器320的按键机构框架910。

在实施例中，键盘100可以包括诸如橡胶垫和橡胶凹坑等的按键机构底衬915；例如在预定位置与电子显示器320接触的穹顶开关。

以这种方式，包括电子显示器320的计算设备可以被编程为在对应于多个按键机构905中的每个按键机构105的预定位置处识别按键。

在实施例中，键盘100可以容易地移除，以便利用计算设备电子显示器320及以正常方式使用。

另外，应该注意的是，在本实施例中，按键机构105和底衬915是透明的，以便允许观看所显示的按键图标。

软件

位图映射

软件被提供并存储在控制器处理***1310上。自适应键盘软件的驱动器1350被配置为在存储器中存储位图映射库，以形成由电子墨水显示器产生的显示图像。

用户可以接入和分离(即，打开或关闭)自适应键盘软件(例如，用户可以脱离键盘自适应软件并且编程键盘来映射QWERTY等)。

设备管理模块

本实施例的自适应键盘软件包括设备管理模块1350，用于检测与用户计算机通信的键盘1000。

简案管理模块

键盘100软件包括简档管理模块1001，用于在用户通过密码和/或指纹ID登录时检测用户的键盘简档；用户的简档定义了他们的数据(例如，映射，语言，宏等)。

简档管理模块被配置为经由网络(例如，因特网/云)本地或远程地检索用户的简档。

配置文件管理模块可通过第三方应用程序接入的API使其可用，其配置第三方应用程序以检测和适应包含在用户的第三方应用程序配置文件中的数据(例如，用户的键盘被映射为普通话，通过显示普通话来调整Facebook或Twitter等应用程序)。

在键盘是与用户计算机通信的多个自适应装置之一的情况下，简档管理模块被配置为经由API检测其他自适应装置的其他简档。

传输协议

键盘驱动器1350提供对诸如通用串行总线(USB)，互联网协议(TCP/IP)，蓝牙等各种传输协议的支持。

自适应示例

键盘软件通过图3和图21所示的I/O端口(USB硬件)进行配置，以连接到计算设备，并且驱动程序1350通过改变键盘映射以直观地检测和适应用户计算机上的活动应用程序，进而适应该应用的操作。

键盘通过映射显示图像(例如，在诸如视频游戏的交互式媒体中，某些图像或按键可以以动画形式反映或提醒用户操作特定按键)来适应特定应用的事件。

如果应用程序是活动的，无论应用程序是否在计算背景中运行，应用程序于活动中是否有不同的状态，应用程序状态的更改都可以由自适应键盘软件检测。

自适应键盘软件可以响应于表示应用状态改变的状态输入，计算设备状态，或用户状态，进而改变键盘映射；。

更改应用程序状态示例

如果文字处理应用程序中的用户选择文本，则应用程序状态的改变可以由自适应键盘软件检测，并且辅助显示器提供格式化选项(例如，粗体，斜体，下划线，文本颜色/突出显示等)。

用户的先前动作可根据应用状态变化的频率，最近的变化等进行排序，并且键盘显示器可以直观地适应并显示供用户选择的选项列表。

输入设备上的基于上下文的控件可以提高生产力，并使用户能够更快地成为高级用户，并且不需要基于鼠标导航的复杂二级UI，下拉菜单等。

计算设备状态示例

如果应用程序状态发生变化，例如幻灯片演示应用程序被打开，则软件设置一个状态，如应用程序询问用户是否创建新的幻灯片或是用户想要打开最近的幻灯片放映。

在用户选择打开最近的幻灯片的情况下，自适应键盘软件可以经由I/O模块1305检测应用状态的这种改变，并且使辅助显示列表为按时间顺序等方式排列的最近打开的幻灯片。

一旦选择了幻灯片放映，自适应键盘软件可以检测另一种状态改变并在打开的幻灯片中的辅助显示选项上显示。

其优点在于，当用户浏览打开的幻灯片时，或者当用户选择要包括在幻灯片中的动画时，与浏览或动画相关联的功能可以通过键盘显示器1320显示给用户，使得用户能够通过键盘选择功能，而不需要用户进入菜单选项序列。

用户状态示例

本例中，***状态的变化驱动键盘映射的变化，即与键盘通信的用户计算机状态的变化。

用户的计算机状态的改变包括计算机打开，关闭，进入睡眠，处于待机状态，打开屏幕保护程序等非限制性示例。

键盘被配置为经由I/O设备管理模块1305来检测用户计算机状态的变化，然后I/O设备管理模块1305在键盘显示器1320上显示关于计算机状态改变的用户选项。

对此，使用自适应键盘软件通过键盘显示器1320向用户显示用户计算机状态的检测到的变化。

当用户触摸键盘时(通过未示出的加速度计检测)；当键盘移动或拾起时；当用户正在接近键盘时；当用户按下一个或多个按键或按键序列时；当用户与显示一个或多个用户选项的键盘上的交互式显示器进行交互时，可以检测到用户状态的变化。

对此，当用户状态改变时，键盘显示器可以响应用户状态改变而相应改变。

位置自适应示例

如果键盘在某一地理位置(例如中国)使用，键盘软件通过I/O 1305检测该位置，并通过询问与当前位置对应的语言的查找表来直观地进行调整：

提示用户是否希望以本地语言或该地点的方言(例如普通话)阅读键盘映射，或

通过改变键盘映射来阅读本地语言或方言(如普通话)，用以直观地进行调整。

OS自适应示例

自适应键盘软件可以检测并适应用户的计算机操作***(Apple Mac OS，Microsoft Windows，Linux等)上设置的偏好和设置(例如，映射，语言，宏等)，并且相应改变键盘映射。

修改按键的例子

除了其他输入之外，键盘还提供常规的QWERTY字母数字输入功能。

按键可以为各种语言和字母提供相应功能，和/或激活用于控制用户计算机的其他输入命令。

键盘软件可以使用户能够使用“宏”键来创建宏(即，键盘快捷键)，以分配按键特定功能，以此根据用户的偏好提供其他输入。

同时或按顺序按住多个按键可以提供控制用户键盘或计算机操作的命令。例如，可以配置“ALT GR”按键以使用户能够选择不同的语言或键盘映射(即，从QWERTY到DVORAK映射)。此外，可以配置“CTRL”按键以使用户能够观察配置给按键的相应应用的特定的快捷方式(例如，当CTRL被按下时，将打印图标映射到“P”键)。可以配置“COMMAND”或“WINDOWS”按键以使用户能够选择用户生成的宏来执行简单的重复任务或应用程序快捷方式。可以配置“SHIFT”和“CAPS LOCK”按键将字母更改为相应的大写或小写字母或辅助功能(例如，Shift+1＝！)。

显示图像

所述键盘可以提供各种可显示的输出以增强和补充计算体验。

所述键盘可在各个按键上或附近显示可视输出以指示按键的功能。

例如，电子墨水显示器可以显示字母“P”等，并显示按键的功能(例如，打印机的图标)，而不是现有的将字母绘制或打印到键帽表面。

这种动态和可编程显示能力能以各种不同的方式促进键盘的使用潜能，使得每个按键可以容易地改变以反映不同的按键配置。

电子墨水显示能力可以向用户提供任何类型的可视输出，并且不限于字母，单词，数字，符号等。

按键可以不与个人按键在空间意义上相关联的方式来显示。

可以在键盘的跨越多个按键的区域中呈现图像，并且不需要与键盘的输入功能相关联。

可以提供以用于美学目的图像，以个性化用户体验或提供其他类型的输出。

本发明包括用于任何目的的显示输出。

在线库

用户可以访问由Sonder Design Pty Ltd创建的键盘映射的综合在线库，或用户生成并上传的用于在线共享的独特键盘映射。

在线库可以包括具有独特功能和图像的用户生成的宏(例如，打开新的互联网浏览器窗口的宏，其图像为相应浏览器的图标，诸如此类)。

固件

固件功能

在电泳显示器(EPD)中，带电荷的微胶囊(皆填充有电泳液体)悬浮在两个导体(其中之一是透明的)之间的溶剂(介电流体)中。

带电的白色颜料颗粒带正电荷，带电的黑色颜料颗粒带负电荷。

当在两个电极之间施加电压差时，根据电压差的极性，颜料介电溶剂颗粒迁移到一侧或另一侧，其结果便是形成图像。

考虑到粘度使得带电颜料颗粒的移动速度受到限制，极性变化的驱动方法持续时间教长。

为了减少驱动时间，***使用显示驱动器1350和定时控制单元1345将驱动电压仅施加到需更新的区域，并且不向非更新区域施加驱动电压，用以产生部分更新。

该实施例在键盘的操作期间节省了大量的电力。

驱动器

驱动器可以通过对应于用于形成显示图像的控制信号的电压驱动每个像素。

除了减轻过度的功耗和消除可能的信号干扰之外，驱动器还可以缓解由开关电压极性迅速变化引起的电子墨水显示产生的显示图像的减少。

定时控制器

定时控制器1345根据外部施加的信号通过1305(I/O)产生控制信号。

定时控制器1345可以分别向源驱动器提供对应于正高电压，负高电压和接地电压的顺序输出控制信号。

配置界面

数据库包含给定键盘配置文件的所有信息，如按键绑定和图像-按键映射，并存储所有用户配置文件。数据库为本地的，存在于用户的计算机上，但可以通过在303,1303所示的Sonder云服务上传，下载或修改。

数据库

配置界面允许用户创建新的或修改现有的键盘配置文件并管理数据库。

设备驱动程序功能相互关系

设备驱动器1350管理与Sonder键盘的通信，并向操作***发送按键事件。它与显示管理功能一起识别哪个区域及图标被选择了，并将该信号传递到计算机1000。

笛卡尔坐标显示区域上的键盘映射

键盘配置软件本身被配置为在计算机设备显示屏幕上显示具有可点击区域的用户界面配置面板，在Sonder键盘的图像上具有与Sonder键盘上的物理按键对应的可点击区域。

·点击此层中的按键的操作允许用户选择并随后配置物理键盘按键的选项，例如需显示在按键区域中的图像，用户敲击按键后的自动设备操作，以及可能的其他功能。

·在内部，界面的可点击区域被划分为网格。用软件维护按键位置和维度表格，且鼠标点击通过笛卡尔坐标几何直接映射到按键。

·使用以下算法计算鼠标点击到特定按键的映射：

鼠标点击给出:(鼠标点击x，鼠标点击y)坐标；

对于表中的每个键：

检查是否(鼠标点击x，鼠标点击y)在由(按键位置x，按键位置y)和(按键位置x+按键宽度，按键位置y+按键高度)定义的区域内，如是，返回此键；

其中按键位置x和按键位置根据按钮的右上角确定。

软件流程

图22和23示出了用于键盘1000的软件决策的流程图。流程图示出了***保持显示状态并等待，直到接收到指示状态改变的状态输入(步骤1800)。一旦通过API(设备驱动程序1350)接收到应用程序状态改变，则指示***改变显示(步骤1810)。然后，微处理器1310通过定时控制器(TCON 345)来调节显示器的一部分的状态。

图23是当键盘100首次连接并打开时调整动态可调键盘100的状态的步骤。

技术实施带有单个电子墨水显示屏的键盘的优点：

优点：

该实施例能降低功耗，因为它仅需要单个驱动器，TCON模块和电子板。

简单的机械结构可以：

大大降低设计制造造成的工程和硬件成本；

使软件工程师更容易编程，因为只有一个电子墨水显示屏可以编程；以及

增加了大规模生产能力，并在竞争激烈的市场中降低成本。

发明范围

因此，虽然已经描述了被认为是本发明的优选实施例的内容，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对其进行其他和进一步的修改，并且本发明要求落入本发明范围内的所有这些改变和修改。例如，上面给出的任何公式仅仅是可以使用的程序的代表。可以从框图中添加或删除功能，并且可以在功能块之间互换操作。可以将步骤添加或删除到在本发明的范围内描述的方法。

虽然已通过具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明可以通过许多其它形式实施。

Claims (20)

1.一种用于动态显示图标的键盘，包括：

一用于显示按键图标的电子显示器；

一控制器，可操作地连接到所述电子显示器，用于控制所述电子显示器上的所述按键图标的显示；

一键盘子组件，其具有设置在所述电子显示器上的多个可触发按键，其中至少一个按键被配置为可透过其看到所述按键图标，所述键盘子组件还被配置为便于传送一按键触发信号给所述控制器；

其中所述控制器被配置为相对于所述电子显示器的对应图标显示区上的一个或多个所述可触发按键，动态地控制按键图标显示映射。

2.根据权利要求1所述的键盘，其中所述键盘的覆盖物包括一前照明显示元件，用于为所述电子显示器提供更大的可视性，所述显示元件包括一光源和一用于照亮所述电子显示器的漫射器。

3.根据权利要求1或2所述的键盘，其中所述电子显示器是一电泳显示器。

4.根据权利要求1至3所述的键盘，进一步包括一适于与一计算设备进行通信的I/O接口。

5.根据权利要求1至4所述的键盘，其中所述控制器包括一计算处理器，所述计算处理器被配置为根据通过所述计算设备上运行的应用程序接收的并通过所述I/O接口发送的指令，来选择用于显示映射的所述按键图标。

6.根据权利要求1至5所述的键盘，其中所述控制器包括一控制处理器，其被配置为从一计算设备接收由所述I/O接口发送的用于显示的按键图标图像数据。

7.根据权利要求1至6所述的键盘，进一步包括一配置接口。

8.根据权利要求7所述的键盘，其中所述配置接口包括一用于接收配置指令的麦克风。

9.根据权利要求7或8所述的键盘，其中所述配置接口包括一生物识别读取器。

10.根据权利要求1至9所述的键盘，其中所述控制处理器被配置为根据由所述生物识别读取器识别的一用户来选择用于显示的所述键图标。

11.根据权利要求1至10所述的键盘，其中所述控制处理器被配置为根据按键动作显示所述按键图标。

12.根据权利要求1至11所述的键盘，进一步包括一被配置为存储按键图标图像数据的存储器装置。

13.根据权利要求1至12所述的键盘，其中所述键盘包括一按键动作检测器，所述按键动作检测器包括多个网和多个可操作地耦合到所述多个网的开关触点，以此使得所述多个网布置在从按键边缘到每个透明部分的位置的区域。

14.根据权利要求1至13所述的键盘，其中所述按键包括基本透明的指板。

15.根据权利要求1至14所述的键盘，其中所述多个按键可从一待机位置移动到一触发位置。

16.根据权利要求1至15所述的键盘，其中所述多个按键中的每一个按键都包括一偏置元件，用于将所述按键偏置到所述待机位置。

17.根据权利要求1至16所述的键盘，其中所述多个按键中的至少一些按键包括一设置在一按键导向器中的按键元件，以便于在所述待机位置和所述位置之间的移动。

18.根据权利要求1至17所述的键盘，其中所述多个按键元件中的至少一些按键元件包括一随动件，以便于在相应的所述按键导向器中移动。

19.一种动态更新显示在键盘的电子显示器上的至少一个图标的方法，所述键盘具有可在一待机位置和一按压位置之间移动的多个按键，其中，所述方法包括以下步骤：

接收所述键盘连接到的***的一状态改变的通知；以及

更新与所述电子显示器上的一个或多个可移动按键相关联的一图标显示区域的显示。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述状态改变包括在一计算设备上打开应用程序，连接到一计算设备，打开一键盘***，以及按压按键。