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CN101548259A - 键区上的光学促动器 - Google Patents

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CN101548259A
CN101548259A CN200780044351A CN200780044351A CN101548259A CN 101548259 A CN101548259 A CN 101548259A CN 200780044351 A CN200780044351 A CN 200780044351A CN 200780044351 A CN200780044351 A CN 200780044351A CN 101548259 A CN101548259 A CN 101548259A
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excrescence
photoconduction
light
electronic equipment
dome
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CN200780044351A
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P·萨里科
P·莱蒂南
J·皮耶塔里南
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Nokia Oyj
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Nokia Oyj
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Abstract

说明书和附图展现了附着于光导的光学突出体(例如，圆顶帽钉或促动器)的新装置和制造方法，该光学突出体用于在电子设备的键区模块中提供背光、促动功能和/或触觉反馈。可使用这些集成于用于键盘照明的光导的光学促动器来实现对于来自光导(例如，平面光导板)的光的空间和频谱的选择性耦合输出，用于控制耦合输出的效率和/或耦合输出光的频谱，以便支持对键区的各个键的视觉呈现(亮度、色彩/白度)的调整。

Description

键区上的光学促动器
技术领域
本发明总体涉及电子设备，其包括并更具体地，涉及在电子设备的键区上的具有光导(light guide)的光学促动器(actuators)(例如，圆顶帽钉(dome pins))。
背景技术
用于移动设备的键区的整体实现，即，最终封装，包括圆顶帽(dome)、背光和键组(keyset)，应在按压单个键时，向用户提供所需要的视觉功能以及充分的触觉反馈。就薄的键区而言，可使用弹性光导、圆顶帽钉引线(lead throughs)(穿过圆顶冒上面的孔)或者同塑料光导(柔软但非弹性的)集成的圆顶帽钉而获得触觉反馈。可使用其中第一种方式或者最后一种方式来获得充足的光学品质。
对键区照明，将光从平面光导板进行空间选择性耦合输出是所需的重要特性。其意味着需要提供对经耦合输出光的频谱和耦合输出的有效性的同时控制，以支持对单个键的视觉呈现(亮度、色彩/白度)的调整。此外，当按压单个键时触觉反馈不应影响照明系统。
存在多种类型的基于平面光导表面结构的耦合输出装置。可通过将空间结构限制/调制到光导上的单独区域(按键区域)，或将空间结构限制/调制在光导上的单独区域(按键区域)之内，而获得对耦合输出的空间调制。
而且，典型地可使用白光耦合输出和键盘衬垫上的‘着色的’键组而获得彩色的呈现。在诸如移动电话的成本敏感的应用中，所利用的“颜料”典型地具有依赖于所利用的制造商的大量不同的光学品质，并且由于差的光学特性，会引起显著的效率损失。
在利用光导来照明并且在通常需要在键区和光导的装配中的若干不同的制造步骤的键区中，出现了各种困难。通常通过注模来实现键区圆顶帽钉的制造。通过穿过在照明光导内的孔的圆顶帽钉而实现机械按键的功能。这通常导致在照明中的能量损失。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种电子设备，包括：具有第一表面和第二表面的光导；以及由光学材料制造并附着于所述第一表面的一个或多个突出体，其中所述一个或多个突出体中的至少一个突出体配置为：如果所述第一表面不反射或不吸收光，则将通过所述光导中传播的光的部分从第二表面耦合输出，以及当将预定力施加到相对于至少一个突出体的第二表面，并引起具有至少一个突出体的光导的预定本地移动时，执行促动功能，以向电子设备提供预定命令。
进一步根据本发明的第一方面，一个或多个突出体的至少一个突出体可配置为：在施加了预定力时，提供触觉反馈。
进一步根据本发明的第一方面，电子设备可进一步包括圆顶帽片，相对于第一表面放置的圆顶帽片具有与至少一个突出体一并排列的至少一个圆顶帽，使得当向第二表面施加了预定力时，至少一个突出体被按压在至少一个圆顶帽上，以提供所述预定命令和所述触觉反馈。
依然进一步根据本发明的第一方面，通过散射包含于至少一个突出体的散布散射粒子而可将光的部分从第二表面耦合输出。
仍然进一步地根据本发明的第一方面，至少一个突出体可包括色彩吸收粒子，用于支持选择从第二表面耦合输出的光的部分的预先选择的波长频带。
依然进一步地根据本发明的第一方面，一个或多个突出体的至少一个其他突出体不包括散射粒子，以及可被配置为：用于防止通过光导中传播的光的实质性部分从第二表面耦合输出，当将进一步的预定力施加到相对于至少一个其他突出体的第二表面，并引起具有至少一个其他突出体的光导的进一步的预定本地移动时，执行进一步的促动功能，用于向电子设备提供进一步的预定命令，以及当施加进一步的预定力时，提供进一步的触觉反馈。
依然进一步地根据本发明的第一方面，第一表面可包括光学层，其被配置为防止从光导中传播的光进入至少一个突出体，从而防止光的部分从第二表面耦合输出。依然进一步地，光学层可具有基本低于光导的折射率。
依然进一步地根据本发明的第一方面，通过将紫外光可固化材料的微滴分布于第一表面，通过暴露于紫外光的后续硬化，而形成一个或多个突出体的各突出体。
依然进一步地根据本发明的第一方面，通过将热可固化材料的微滴分布于第一表面，通过使用热处理的后续硬化，而形成一个或多个突出体的各突出体。
依然进一步地根据本发明的第一方面，通过将包括聚合物基层和硬化媒介的反应可固化材料的微滴分布于第一表面，通过使用后续的反应硬化，而形成一个或多个突出体的各突出体。
依然进一步地根据本发明的第一方面，通过模具形成一个或多个突出体的各突出体，其中用可固化材料填充模具，并将模具按压在第一表面上之后，接着，使用紫外光固化、热处理或反应硬化而硬化可固化材料。
依然进一步地根据本发明的第一方面，至少一种光导可以是基本平的波导。依然进一步地，一个或多个微滴可具有基本低于光导的折射率。
依然进一步地根据本发明的第一方面，电子设备可进一步包括圆顶帽片，相对于第一表面放置的圆顶帽片具有与至少一个突出体一并排列并通过粘附而附着于至少一个突出体的至少一个圆顶帽，使得当向第二表面施加了预定力时，至少一个突出体被按压在至少一个圆顶帽上，用于提供预定命令和均匀地提供触觉反馈。
根据本发明德第二方面，一种用于制造键区的方法，包括：在具有第一表面和第二表面的光导的第一表面上布置由光学材料制造的一个或多个微滴；以及使用固化过程来硬化微滴，以将微滴永久性地附着于光导，并形成一个或多个突出体，其中一个或多个突出体中的至少一个突出体配置为：如果所述第一表面不吸收或不反射光，则将从所述光导中传播的光的部分从第二表面耦合输出，以及当将预定力施加到相对于至少一个突出体的第二表面，并引起具有至少一个突出体的光导的预定本地移动时，执行促动功能，用于向电子设备提供预定命令。
依然进一步地根据本发明的第二方面，至少一种光导可以是基本平的波导。依然进一步地，键盘可以是电子设备的部分。
进一步根据本发明的第二方面，一个或多个突出体的至少一个突出体可配置为，当施加了预定力时，提供触觉反馈。
进一步地根据本发明的第二方面，可相对于第一表面放置的圆顶帽片具有与至少一个突出体一并排列的至少一个圆顶帽，使得当向第二表面施加了预定力时，至少一个突出体被按压在至少一个圆顶帽上，用于提供所述预定命令和所述触觉反馈。
依然进一步地根据本发明的第二方面，在布置之前，该方法可包括：在用于对所述一个或多个微滴的所述布置中使用的液体中散布所述散射粒子，使得通过散射包括在所述一个或多个突出体中的所述散射粒子而将光的部分从所述第二表面耦合输出。
依然进一步地根据本发明的第二方面，在布置之前，该方法可包括：在用于对所述一个或多个微滴的布置的液体中散布色彩吸收粒子，使得将所述至少一个突出体配置为使用所述色彩吸收粒子而选择从所述第二表面耦合输出的光的部分的预先选择的波长频带。
依然进一步地根据本发明的第二方面，一个或多个突出体的至少一个其他突出体不包括散射粒子，以及可被配置为：防止从光导中传播的光的实质性部分从第二表面耦合输出，当将进一步的预定力施加到相对于至少一个其他突出体的第二表面，并引起具有至少一个其他突出体的光导的进一步的预定本地移动时，执行进一步的促动功能，以向电子设备提供进一步的预定命令，以及当施加进一步的预定力时，提供进一步的触觉反馈。
依然进一步地根据本发明的第二方面，在布置一个或多个微滴之前，该方法可包括：在所述第一表面上布置光学层，该光学层被配置为防止从所述光导传播的光进入所述至少一个突出体，以防止从所述第二表面耦合输出光的所述部分。依然进一步地，光学层可具有基本低于光导的折射率。
依然进一步地根据本发明的第二方面，可由紫外可固化材料制造一个或多个微滴，以及通过暴露于紫外光而执行硬化。可选地，可由热可固化材料而制造一个或多个微滴，以及通过热处理而执行硬化。依然进一步地，可由包括聚合物基层和硬化媒介的反应可固化材料而制造一个或多个微滴，以及由反应处理执行硬化。
依然进一步地根据本发明的第二方面，通过模具过程形成一个或多个微滴，其中用可固化材料填充模具，并在将模具按压在第一表面上用于布置之后，使用紫外光固化、热处理或反应硬化而执行硬化。
依然进一步地根据本发明的第二方面，该方法进一步可包括：在硬化之后，将具有一个或多个突出体的第一表面对着(against)圆顶帽片加以排列，该圆顶帽片的圆顶帽与对应的突出体一并排列，使得圆顶帽的至少一个圆顶帽与至少一个突出体一并排列；将具有一个或多个突出体的第一表面按压在圆顶帽片上；以及通过固化过程而进一步的硬化一个或多个突出体，来通过粘附而将圆顶帽片的多个圆顶帽永久地附着于对应的突出体，使得当向第二表面施加预定力时，至少一个突出体被按压在至少一个圆顶帽上，用于提供预定命令，并均匀地提供触觉反馈。
根据本发明的第三方面，一种键区设备，包括：具有第一表面和第二表面的光导；以及由光学材料制造并附着于所述第一表面的一个或多个突出体，其中将所述一个或多个突出体中的至少一个突出体配置为：如果所述第一表面不反射或不吸收光，则将通过所述光导中传播的光的部分从第二表面耦合输出，以及当将预定力施加到相对于至少一个突出体的第二表面，并引起具有至少一个突出体的光导的预定本地移动时，执行促动功能，用于向电子设备提供预定命令。依然进一步地，一个或多个突出体的至少一个突出体可配置为，在施加了预定力时，提供触觉反馈。
根据本发明的第四方面，一种光学模块，包括：具有第一表面和第二表面的光导；以及由光学材料制造并附着于第一表面的一个或多个突出体，其中一个或多个突出体中的至少一个突出体配置为，通过散射包含于至少一个突出体的散布散射粒子而将从光导中传播的光的部分从第二表面耦合输出。
附图说明
为了更好的理解本发明的本质和目的，做出对下面连同附图而考虑的详细描述的参考，其中：
图1a和1b是根据本发明的实施方式的包括具有光学促动器(突出体或圆顶帽钉)的键区模块的电子设备的原理性展现，该光学促动器被附着在所有按键处于“关闭”位置(图1a)以及一个按键处于“开启”位置(图1b)的平板光导上；
图2是根据本发明的实施方式的具有经掺杂和未非掺杂的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)的键区模块的原理性展示，该经掺杂和非经掺杂的圆顶帽钉附着在所有按键处于“关闭”位置的平面光导上；
图3是根据本发明的实施方式的具有经掺杂和非经掺杂的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)的键区模块的原理性展示，该经掺杂和非经掺杂的圆顶帽钉附着在所有按键处于“关闭”位置的平面光导和圆顶帽片(dome sheet)的对应圆顶帽上；
图4是根据本发明的实施方式的具有经掺杂和非经掺杂的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)的键区模块的原理性展示，该经掺杂和非经掺杂的圆顶帽钉附着在所有按键处于“关闭”位置的使用光绝缘膜的平面光导上；
图5是根据本发明的实施方式的具有圆顶帽钉(光学促动器或突出体)的光导的上视图；
图6是根据本发明的实施方式的展示了具有附着在光导上的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)的键区的制造和使用过程的流程图；以及
图7是根据本发明的实施方式的展示了具有附着在光导以及圆顶帽片的对应圆顶帽上的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)的键区的制造和使用过程的流程图。
具体实施方式
提供了用于附着在光导(例如，基本平的光导)上的光学突出体(例如，圆顶帽钉或促动器)的新装置和用于制造的方法，用来提供在电子设备的键区模块中的背光、促动功能和/或触觉反馈。可使用这些集成于用于键盘照明的光导的光学促动器而实现对来自光导(例如，平面光导板)的光的空间和频谱的选择性耦合输出，用于控制耦合输出的效率和/或耦合输出光的频谱，以便支持对键区的各个键的视觉呈现(亮度、色彩/白度)的调整。而且，当按压各个键时，触觉反馈不可危害此处描述的照明系统，并可使用这些光突出体/促动器而提供该触觉反馈。
根据本发明的实施方式，在键区模块中，可将用光学材料制造的一个或多个突出体(例如，圆顶帽钉)附着在具有第一表面和第二表面的基本平的光导(例如，薄平面光导板)的第一表面，其中可配置一个或多个突出体中的至少一个突出体为：在第一表面不反射光或者不吸收光的情况下，将从基本平的光导传播的光的部分，从第二表面耦合输出(例如，用于键区图形的照明)，和/或执行促动功能，用于当将预定力施加到背对至少一个突出物的第二表面(例如，按压在键盘衬垫上的对应键)，引起具有至少一个突出物的光导的预定本地运动(而不引起对光导的实质上的拉伸变形)时，向包括此键区模块的电子设备提供预定命令。而且，可配置此至少一个突出体来在施加了此预定力时向用户提供触觉反馈。
而且，键区模块可包括相对于光导的第一表面而放置的圆顶帽片，其具有与至少一个突出体一并排列的至少一个圆顶帽，使得当向第二表面施加了预定力(即，按压按键)时，至少一个突出体被按压在至少一个圆顶帽上，用于提供所述预定命令和所述触觉反馈。
在一个实施方式中，通过在使用UV(紫外)固化(curable)液体的突出物(例如，圆顶帽钉)中的散布光散射粒子(纳米或微米尺寸)，可获得对来自光导的第二表面的光的耦合输出(例如，用于标识在键盘衬垫上的对应键)。如同这里所描述的，在微滴注入或UV固化之后，圆顶帽钉将具有光漫射特性，这样，提供了用于来自光导的第二表面的光的耦合输出的装置。而且，如果选择散射粒子来具有对预先选择的波长频带的吸收性，那么也可以实现彩色照明。
根据本发明的实施方式，可通过混合光散射粒子(例如，在微滴注入之前使用UV固化液体)来提供圆顶帽钉(突出体)的漫射特性。可通过散射粒子的浓度而控制耦合输出光的数量。在另一个实施方式中，散射粒子的浓度可根据圆顶帽钉到光源的相对于光导的距离的函数，以获得对按键的更均匀的照明。而且，可通过用适当的染料(颜色吸收粒子)来掺杂圆顶帽钉来吸收不希望的波长来控制耦合输出光的频谱特征。散射粒子例如可以是在普通的涂料和印刷染料中使用的小的彩色粒子、金属粒子、像TiO2或AlO2的氧化物等。
也有许多可能的变化。根据一个实施方式，除了上面描述的至少一个(掺杂的)突出体之外，键区模块可包括一个或多个突出体中的至少一个进一步未掺杂的突出体(未注入散射粒子)，使得将至少一个其他突出体配置为不将通过光导的光的实质性部分从光导的第二表面耦合输出，同时提供同至少一个(掺杂的)突出体相同的促动和触觉功能。依然进一步地，光导的第一表面可具有光学层(例如，光学涂层具有基本低于光导折射率的折射率，因而引起全内反射)，被配置为防止从光导中传播的光进入附着在第一表面的突出体，因而，防止从光导的第二表面的光耦合输出。可选地，也可以选择突出体的光学材料(例如，用于制造的固化液体)来具有基本低于光导折射率的折射率，以防止在光导中传播的光进入突出体(由于在光导边缘上的全内反射)，使得这里描述的附加光学层不必在光导的第一表面。
这里描述的光学圆顶帽钉(光学突出体)的制造方法可包括但不限于：UV(紫外)固化方法、热固化方法、反应固化方法等。根据本发明的实施方式，可通微滴注入以及随后的使用UV光固化的硬化而制造在薄光导(光导)上的圆顶帽钉。可用塑料材料制造光导，例如，相对硬的材料，诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。
当可由注入体积和分配针的尺寸来控制微滴的量时，用精确注入分配器可将UV固化聚合体注入光导表面。可由机器人技术精确地定义微滴的位置，以及因而，该设计对于可能的改变是非常灵活的。所制造的微滴圆顶帽钉的尺寸依赖于例如光导材料、所分配的微滴的量、微滴材料特性和在光导和微滴材料之间的表面化学。在注入之后，将UV材料暴露于强紫外光的短脉冲，其后，材料固化(硬化)，以及装配圆顶帽钉。同传统的孔中引线(hole-lead-in)方案相比，这些微滴圆顶帽钉可产生在光导中的较少的光学损失和遮蔽效果。进一步地，通过对微滴材料的选择(例如，折射率)，可以调节材料的接口效果，以及也可调整光学效果(例如，荧光材料可放大所需要的颜色)。
也可通过使用模具的UV模具而装配圆顶帽钉，其中使用反向结构制造类似于微滴的相似的圆顶帽钉。可用UV固化材料填充模具，并将该模具按压在光导上。继而，通过强VU光可使UV固化材料硬化(固化)，其后将模具同所复制的圆顶帽钉分离。随后，用在光导上的UV固化材料的非常薄的层来复制圆顶帽钉。这允许制造具有所设计的表面轮廓的圆顶帽钉，用于操作这些圆顶帽钉作为如同上面所描述的光导中的耦合输出组件。由于大的模具面积接触，模具也能提高在光导和微滴之间的粘附。
根据另一个实施方式，可通过向光导表面分配热固材料的微滴，随后使用热处理而硬化，而形成(制造)圆顶帽钉(光学促动器)。而且，通过向光导表面分配反应固化材料的微滴(包括，例如，聚合物基层和硬化媒介)，随后用反应硬化，而形成圆顶帽钉(光学促动器)。而且，可通过模具技术而形成圆顶帽钉(光学促动器)，其中，在向模子填充固化材料并将模子靠压在所述第一表面之后，接下来可使用紫外光固化(对于UV固化微滴材料，如同上面所详细描述的)、使用热处理(对于热固化材料)或反应硬化(对于反应固化材料)来使可固化材料硬化。
进一步地，根据进一步的实施方式，可将圆顶帽钉(突出体)永久地附着于圆顶帽钉，用于提供圆顶帽钉相对于圆钉冒更好的永久性对齐以及更均匀的触觉反馈。根据此实施方式，在圆顶帽钉(突出体)在光导的第一表面上的第一硬化(或者预硬化)之后，将具有所附着的一个或多个突出体的第一表面对着圆顶帽片的圆顶帽而精确地排列(即，将突出体对着对应的圆顶帽排列)，以及继而用后续的对圆顶帽钉(突出体)的第二(进一步的)硬化而通过固化过程来将圆顶帽片的圆顶帽通过粘附而附着于对应于突出体来将该第一表面按压在圆顶帽片上。
因而，这里描述的制造方法允许直接在光导上的圆顶帽钉装配，以及因此，同传统的技术相比，将减少在按键功能引入(lead in)中的有害的能量损失。可连同非常薄的光导并通过机器人技术在单一的制造过程中以可靠的方式自动地使用这里所描述的制造方法，该单一制造过程利用用于光导的标准(非昂贵的)塑料，其将降低整体制造成本。
而且，通过背光，而不是通过第三方制造的键组而控制各个键的视觉特征是有利的。传统的键组在视觉呈现和光学效率上具有巨大的易变性，其在如前所述的具有光学促动器的光导方式中更可控。而且，使用相当硬的材料(PMMA)用于具有圆顶帽钉(光学促动器)的光导，能向用户提供更强的触觉反馈。相反，使用基于弹性体的光导典型地会导致触感的降低。因而，基于圆顶帽钉的方案可允许使用更薄的按键圆顶帽，得到同基于弹性体的方案相比更紧凑(更薄)的键区方案。
用于突出体的可能材料可以是(但不限于)：像NOA61、SK9的光粘合剂，UV固化环氧树脂，密封材料、硅材料等。对于反应固化和热固化，可使用两种成分的环氧树脂。
图1a和1b是根据本发明的实施方式的包括具有光学促动器(突出体或圆顶帽钉)14和14-1的键区模块10的电子设备11的原理性展现，该光学促动器被用散射粒子掺杂并被附着在键盘衬垫22上所有按键处于“关闭”位置(图1a)以及一个按键处于“开启”位置(图1b)的基本平的光导12上。在图1a中仅示出键盘衬垫22。根据这里所描述的本发明的多种实施方式，具有光导12的经掺杂的圆顶帽钉14和14-1，提供了对键盘衬垫22的对应键的背光照明。注意到，光导12通常是用于光传输或者与其结构等同(或者等同结构)的装置。类似地，突出体14或14-1可通常是用于促动或者与其结构等同(或者等同结构)的装置。
仅在处于边缘(未示出)的一些位置而将光导12附着在圆顶帽片16a，其意味着由于按键压力的张力应变分布于整个光导12，即，光导12主要地具有较小伸长的弯曲。如果可使用弹性体作为粘合剂(如同传统的方式)来将光导12附着在圆顶帽片16a，在弹性体将发生张力应变的情况下，光导12仅仅弯曲。
如图1b所示，当将预定力F(例如，按压在键盘衬垫22上的对应键)施加到位于光导12相对于圆顶帽钉14的相对侧的按键时，这将引起具有圆顶帽钉14的光导12朝向圆顶帽16的预定本地移动，使圆顶帽16变形而做出同开关板20的接触组件18的物理(电性)接触用于向电子设备11提供预定命令。从图2b中看出，圆顶帽钉14-1仅轻微地移动，而没有引起圆顶帽16-1的为做出同圆顶帽16-1的对应接触组件的物理(电性)接触所必须的变形。
图2是根据本发明的另一个实施方式的除了别的具有掺杂和非掺杂的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)14和14a的键区模块10的原理性展示之外的另一个例子，该圆顶帽钉14和14a分别附着在所有按键处于“关闭”位置的平板光导12上。同图1a和1b的布置的差别在于，图2展示出连同掺杂的圆顶帽钉而使用清澈(非掺杂)的圆顶帽钉以获得接触促动，而没有对于所选择按键的光耦合输出。由于在一些情况下，不是所有按键均需要被照明，因而需要这样的钉。
图3是根据本发明的另一个实施方式的除了别的具有掺杂和非掺杂的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)14和14a的键区模块10的原理性展示之外的另一个例子，该圆顶帽钉14和14a分别附着在平面光导12以及所有按键处于“关闭”位置的圆顶帽片16a的对应的圆顶帽上。在此实施方式中，硬化具有如前所述的两步，使得使用在第二硬化步骤期间形成的粘附层15和15a来将圆顶帽钉14和14b分别附着在对应的圆顶帽上。这提供了圆顶帽钉相对于圆顶帽的更好的永久性对齐和更均匀的触觉反馈。
图4示出了根据本发明的进一步实施方式的除了其他的具有非掺杂的圆顶帽钉14a的键区模块10的原理性展现之外的依然进一步的例子，使用具有所有按键处于“关闭”位置的光学隔离薄膜24而将该圆顶帽钉14a附着在光导12上。图1a和1b的布置的差别在于图4展示了在光导12的表面上(朝向圆顶帽片16a)使用附加的隔离薄膜24来防止光进入圆顶帽钉14a。在不期望由于圆顶帽钉的光输出耦合的应用中(例如，对于改变图形的键区)，此类实现是需要的。
如同这里所描述的，图5示出了根据本发明的实施方式而制造的除了其他的具有圆顶帽钉(光学促动器或突出体)14的光导12之外的一个例子。需要指出，圆顶帽钉14(即，散射粒子的浓度)的掺杂可按照圆顶帽钉到光源相对于光导12的距离的函数而增加，用于提供对相应按键的更均匀的照明。
图6是根据本发明的实施方式的展示了具有附着在光导上的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)的键区的制造和使用过程的流程图。
图6的流程图仅展现了除了其他之外的一种可能场景。需要指出，在图6中示出的步骤顺序并非绝对必要的，所以，原则上，可用不同顺序(out of order)执行多种步骤。在根据本发明的实施方式的方法中，在第一(初始)步骤40，选择恰当的固化液体，在该固化液体中混合散射粒子和/或吸收粒子，以及，如果必要的话，将(例如，具有较低折射率的)附加层沉积在光导上。
根据此处所描述的本发明的多种实施方式，在接下来的步骤41，将一个或多个可固化微滴布置在光导(例如，平面薄光导塑料板)的第一表面，来形成一个或多个掺杂(或非掺杂)的光学圆顶帽钉(突出体或光学促动器)。根据此处所描述的本发明的多种实施方式，在接下来的步骤42，使用固化过程(例如，UV固化、热固化等)来硬化微滴，以永久性地将微滴附着在光导上，以及因而形成一个或多个突出体。在接下来的步骤44，组装包括具有附着到光导上的具有圆顶帽钉(光学促动器)的键区的电子设备。
在接下来的步骤46，将光从光源提供到光导，以及照明在键区上的对应于一个或多个突出体之中的至少一个经掺杂的突出体的至少一个键(例如，位于光导的第二表面)。在接下来的步骤48，按压至少一个键(例如，位于光导的第二表面)，引起使用至少一个突出体的促动，用于向包括此键区的电子设备提供预定命令。在接下来的步骤50，当促动发生时，向用户提供触觉反馈。
图7是根据本发明的实施方式的展示了具有附着在光导以及圆顶帽片的对应圆顶帽上的圆顶帽钉(光学促动器或突出体)的键区的制造和使用过程的流程图的另一个例子。
图7的流程图仅展现了除了其他之外的一种可能场景。需要指出，在图7中示出的步骤顺序并非是绝对必要的，所以，原则上，可用不同顺序执行多种步骤。在图7中示出的过程不同于图6的过程之处仅在于步骤42：引入若干步骤替代步骤42。在根据本发明的实施方式的方法中，步骤41之后，在下面的步骤42a中(其等同于图6的步骤42)，使用固化过程(例如，UV固化、热固化等)来硬化微滴以将微滴附着在光导上，并因而形成突出体。在接下来的步骤42b中，将具有预硬化突出体的第一表面排列(使得突出体与对应的圆顶帽一并排列)，并按压在圆顶帽片上。在接下来的步骤42c，再次使用固化过程(例如，UV固化、热固化等)硬化突出体，以将突出体永久性地(通过黏附)附着在圆顶帽片的对应圆顶帽上。
进一步地，根据进一步的实施方式，可将圆顶帽钉(突出体)永久地附着于圆顶帽钉，用于提供圆顶帽钉相对于圆钉冒更好的永久性对齐以及更均匀的触觉反馈。在此实施方式中，在圆顶帽钉(突出体)在光导的第一表面上的第一硬化(或者预硬化)之后，将具有所附着的一个或多个突出体的第一表面对着圆顶帽片的圆顶帽而精确地排列(即，将突出体对着对应的圆顶帽排列)，以及继而用后续的对圆顶帽钉(突出体)的第二(进一步的)硬化而通过固化过程来将圆顶帽片的圆顶帽通过粘附而永久地附着于对应的突出体来将该第一表面按压在圆顶帽片上。
需要指出，此处所叙述的本发明的多种实施方式对于特定应用可单独使用、组合使用或者选择性地组合使用。
应当理解，上面描述的布置仅是对本发明的原理性应用的示出。所属领域技术人员可设计出多种调整和可选的布置，而不脱离本发明的范围，以及所附的权利要求意在覆盖此类调整和布置。

Claims (37)

1.一种电子设备，包括：
具有第一表面和第二表面的光导；以及
一个或多个突出体，其为光学材料所制造，并附着于所述第一表面，
其中所述一个或多个突出体之中的至少一个突出体配置为：
如果所述第一表面不反射或不吸收光，则将通过所述光导中传播的所述光的一部分从所述第二表面耦合输出，以及
当将预定力施加到与所述至少一个突出体相对的所述第二表面，而引起具有所述至少一个突出体的所述光导的预定本地移动时，执行促动功能，以向电子设备提供预定命令。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述一个或多个突出体中的所述至少一个突出体配置为：当施加所述预定力时，提供触觉反馈。
3.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括圆顶帽片，相对于所述第一表面放置的所述圆顶帽片具有与所述至少一个突出体一并排列的至少一个圆顶帽，当将所述预定力施加到所述第二表面时，所述至少一个突出体被按压在所述至少一个圆顶帽上，以提供所述预定命令和所述触觉反馈。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中通过散射包括在所述至少一个突出体中的散布散射粒子，而将光的所述部分从所述第二表面耦合输出。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个突出体包括色彩吸收粒子，用于支持选择从所述第二表面耦合输出的光的所述部分的预先选择的波长频带。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述一个或多个突出体中的至少一个其他突出体不包括散射粒子，以及配置为：
用于防止将从所述光导中传播的光的实质性的部分从所述第二表面耦合输出，
当将进一步的预定力施加到与所述至少一个其他突出体相对的所述第二表面，而引起具有所述至少一个其他突出体的所述光导的预定本地移动时，执行进一步的促动功能，以向电子设备提供进一步的预定命令，以及
当施加所述进一步的预定力时，提供进一步的触觉反馈。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一表面包括光学层，其被配置为防止从所述光导传播的光进入所述至少一个突出体，从而防止光的所述部分从所述第二表面耦合输出。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述光学层具有基本低于所述光导的折射率。
9.根据权利要求1所述的电子设备，其中通过在所述第一表面上分配紫外光可固化材料的微滴并继而通过暴露于紫外光而硬化，来形成所述一个或多个突出体的各突出体。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中通过在所述第一表面上分配热可固化材料的微滴并继而通过使用热处理而硬化，来形成所述一个或多个突出体的各突出体。
11.根据权利要求1所述的电子设备，其中通过在所述第一表面上分配包括聚合物基层和硬化媒介的反应可固化材料的微滴并继而使用反应硬化，来形成所述一个或多个突出体的各突出体。
12.根据权利要求1所述的电子设备，其中通过模具而形成所述一个或多个突出体的各突出体，其中在用可固化材料填充所述模具，并将所述模具按压在所述第一表面上之后，接下来使用紫外光固化、热处理或反应硬化来硬化所述可固化材料。
13.根据权利要求1所述的电子设备，其中由紫外可固化液体制造所述一个或多个突出体，通过暴露于紫外光而硬化该紫外可固化液体。
14.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个光导是基本平的波导。
15.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述一个或多个微滴具有基本低于所述光导的折射率。
16.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括圆顶帽片，相对于所述第一表面放置的所述圆顶帽片具有与所述至少一个突出体一并排列并通过粘附而附着于所述至少一个突出体的至少一个圆顶帽，使得当将所述预定力施加到所述第二表面时，所述至少一个突出体被按压在所述至少一个圆顶帽上，用于提供所述预定命令以及用于均匀地提供所述触觉反馈。
17.一种用于制造键区的方法，包括：
在光导的第一表面布置由光学材料所制造的一个或多个微滴，所述光导具有所述第一表面和第二表面；以及
使用固化过程硬化所述微滴，以将所述微滴永久性地附着于所述光导，并形成一个或多个突出体，
其中将所述一个或多个突出体之中的至少一个突出体配置为：
如果所述第一表面不吸收或不反射光，则将从所述光导中传播的所述光的部分从所述第二表面耦合输出，以及
当将预定力施加到与所述至少一个突出体相对的所述第二表面，而引起具有所述至少一个突出体的所述光导的预定本地移动时，执行促动功能，用于向电子设备提供预定命令。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述至少一个光导是基本平的波导。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述键盘是电子设备的部分。
20.根据权利要求17所述的方法，其中当施加所述预定力时，配置所述一个或多个突出体中的所述至少一个突出体以提供触觉反馈。
21.根据权利要求17所述的方法，其中相对于所述第一表面放置的圆顶帽片具有与所述至少一个突出体一并排列的至少一个圆顶帽，使得当将所述预定力施加到所述第二表面时，所述至少一个突出体被按压在所述至少一个圆顶帽上，以提供所述预定命令和所述触觉反馈。
22.根据权利要求17所述的方法，其中在所述布置之前，所述方法包括：
在用于对所述一个或多个微滴的所述布置中使用的液体中散布所述散射粒子，使得通过散射包括在所述一个或多个突出体中的所述散射粒子而将光的所述部分从所述第二表面耦合输出。
23.根据权利要求17所述的方法，其中在所述布置之前，所述方法包括：
在用于对所述一个或多个微滴的所述布置的液体中散布色彩吸收粒子，使得将所述至少一个突出体配置为使用所述色彩吸收粒子，而选择从所述第二表面耦合输出的光的所述部分的预先选择的波长频带。
24.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个突出体中的至少一个其他突出体不包括散射粒子，以及将其配置为：
防止将从所述光导传播的光的实质性的部分从所述第二表面耦合输出，
当将进一步的预定力施加到与所述至少一个其他突出体相对的所述第二表面，而引起具有所述至少一个其他突出体的所述光导的进一步的预定本地移动时，执行进一步的促动功能，以向电子设备提供进一步的预定命令，以及
当施加所述进一步的预定力时，提供进一步的触觉反馈。
25.根据权利要求17所述的方法，其中在对所述一个或多个微滴的所述布置之前，所述方法包括：在所述第一表面上布置光学层，其被配置为防止从所述光导传播的光进入所述至少一个突出体，以防止从所述第二表面耦合输出光的所述部分。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述光学层具有基本低于所述光导的折射率。
27.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个微滴由紫外可固化材料制造，以及通过暴露于紫外光而执行所述硬化。
28.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个微滴由热可固化材料制造，以及通过热处理而执行所述硬化。
29.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个微滴由包括聚合物基层和硬化媒介的反应可固化材料制造，以及通过反应处理而执行所述硬化。
30.根据权利要求17所述的方法，其中通过模具处理而形成所述一个或多个微滴，其中在用可固化材料填充所述模具，并且在将所述模具按压在所述第一表面上用于所述布置之后，使用紫外光固化、热处理或反应硬化来执行所述硬化。
31.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
在所述硬化之后，将具有一个或多个突出体的所述第一表面对着圆顶帽片加以排列，所述圆顶帽片的圆顶帽与对应的突出体一并排列，使得所述圆顶帽的至少一个圆顶帽与所述至少一个突出体一并排列；
将具有所述一个或多个突出体的所述第一表面按压在所述圆顶帽片上；以及
通过所述固化过程而进一步地硬化所述一个或多个突出体，来将所述圆顶帽片的所述圆顶帽通过粘附而永久性地附着于所述对应的突出体，
使得，当将所述预定力施加于所述第二表面时，所述至少一个突出体被按压在所述至少一个圆顶帽上，用于提供所述预定命令以及用于均匀地提供所述触觉反馈。
32.一种键区，包括：
具有第一表面和第二表面的光导；以及
一个或多个突出体，其为光学材料所制造，并附着于所述第一表面，
其中将所述一个或多个突出体之中的至少一个突出体配置为：
如果所述第一表面不反射或不吸收光，则将从所述光导中传播的所述光的部分从所述第二表面耦合输出，以及
当将预定力施加到与所述至少一个突出体相对的所述第二表面，而引起具有所述至少一个突出体的所述光导的预定本地移动时，执行促动功能，用于向电子设备提供预定命令。
33.根据权利要求32所述的键区，其中当施加所述预定力时，配置所述一个或多个突出体中的所述至少一个突出体提供触觉反馈。
34.一种电子设备，包括：
具有第一表面和第二表面的、用于光传播的装置；以及
附着于所述第一表面的用于促动的一个或多个装置，
其中将用于促动的所述一个或多个装置中用于促动的至少一个装置配置为：
如果所述第一表面不反射或者不吸收光，则将从用于光传播的所述装置而传播的所述光的部分从所述第二表面耦合输出，以及
当将预定力施加到与所述至少一个突出体相对的所述第二表面，而引起具有所述至少一个突出体的所述光导的预定本地移动时，执行促动功能，用于向电子设备提供预定命令。
35.一种根据权利要求34所述的电子设备，其中用于光传播的所述装置是基本平的光导，以及用于促动的所述一个或多个装置是由光学材料制造的一个或多个突出体。
36.一种光学模块，包括：
具有第一表面和第二表面的光导；以及
一个或多个突出体，其为光学材料所制造，并附着于所述第一表面，
其中，将所述一个或多个突出体的至少一个突出体配置为，通过散射包含于所述至少一个突出体中的散布散射粒子而将从所述光导中传播的光的部分从所述第二表面耦合输出。
37.根据权利要求36所述的光学模块，其中所述至少一个突出体包括色彩吸收粒子来支持选择从所述第二表面耦合输出的光的所述部分的预先选择的波长频带。
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