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    Die Erfindung bezieht sich auf einen Funkfrequenz-Tastaturbausatz, der zur Anwendung in einer Tastatur mit einer Vielzahl von Tasten entworfen ist. Der Bausatz enthält eine Tastenmatrix und einen Kommunikationskreis. Die Tastenmatrix enthält eine elektrische Matrix, welche Kontaktstellen und eine metallisierte Membran mit gedruckten geometrischen Formen, die Teil einer Antenne sind, umfaßt. Jede Schaltstelle ist einer Taste unter der Vielzahl von Tasten zugeordnet und ist in der Lage, der Taste zugeordnete Informationen zu erzeugen, wenn die Kontaktstelle mit der elektrischen Matrix verbunden wird. Die Antennenteile können auf irgendeiner Oberfläche der das Keyswitch-Matrixsystem umfassenden Membran angeordnet sein. Der Kommunikationskreis wird mit der Antenne verbunden und überträgt Informationen über die Antenne. Zur Erhöhung der Leistung können RF-Signale übertragen werden, auch wenn die Kontaktstellen innerhalb der elektrischen Matrix nicht verbunden sind.
    公开号:DE102004004060A1
    申请号:DE102004004060
    申请日:2004-01-27
    公开日:2004-08-19
    发明作者:Daniel Bonanno；Gerhard Schneider
    申请人:Logitech Europe SA；
    IPC主号:G06F3-02
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifftkabellose Tastaturen zur Anwendung in einem Datenverarbeitungssystemund insbesondere Antennen fürkabellose Tastaturen zur Anwendung in einem Datenverarbeitungssystem.
    [0002] Herkömmliche kabellose Funkfrequenz(RF)-Geräte bestehenaus einem RF-Sender und einer Antenne, die der Übertragung der RF-Signale vondem Gerätzu einer kombinierten Antennen-Empfängereinheit (normalerweiseals "Empfänger" bezeichnet) dient,welche zum Beispiel mit einem Hostcomputersystem verbunden ist.Drahtlosgeräte,die zusammen mit PCs oder Bildschirmarbeitsplätzen verwendet werden, umfassenFunkfrequenzsender und – antennen,die aus Gründender Benutzerfreundlichkeit normalerweise innerhalb der herkömmlichenGehäusesolcher Geräte,wie z.B. in der Tastatur, der Maus, Kamera, dem Tastenfeld oder ähnlichemangebracht sind. In der Vergangenheit wurde die Mehrheit der herkömmlichendrahtlosen RF-Computerperipheriegeräte mit relativ hohen Frequenzenim Bereich von 2,4 Gigahertz ("GHz") betrieben, waseine starke RF-Signalverbindung zwischen dem herkömmlichendrahtlosen RF-Gerätund dem mit dem Hostcomputersystem verbundenen Empfänger sicherstellte.Die höherenFrequenzbereiche lieferten eine größere RF-Signalstärke um sicherzustellen,daß dieRF-Verbindung zwischen der herkömmlichenkabellosen Tastatur und dem Hostcomputersystem nicht verlorengeht.Außerdemwerden hierbei kürzereAntennenlängenbenötigt.Die hochfrequenten Systeme benötigenjedoch mehr Leistung, was eine kürzereHaltbarkeit der Batterien zur Folge hat, und die Schalttechnik für solchehochfrequenten Systeme ist komplex und teuer. Diese Nachteile machensich durch höhereKosten und Unannehmlichkeiten fürden Nutzer bemerkbar.
    [0003] Um die Komplexität des Schaltkreises und somitdie Kosten zu reduzieren, sowie um die Haltbarkeit der Batteriezu erhöhen,sind herkömmliche drahtloseRF-Geräteauch zum Betrieb in niedrigeren Funkfrequenzbereichen, z.B. unter100 MHz, entworfen. Heutzutage könnenz.B. herkömmlichedrahtlose RF-Tastaturen im Bereich von 27 MHz oder einem Bereichvon 40–49MHz betrieben werden. Der 27 MHz-Bereich wird zunehmend für drahtloseComputerperipheriegeräteakzeptiert, da andere drahtlose Geräte und Anwendungen auf denBetrieb im Ultrahochfrequenz("UHF")-Bereich umgestelltwerden. Dies führtzu weniger Dichte im 27 MHz-Bereich und somit entstehen wenigerStörungenunter den Geräten.
    [0004] Ein Problem beim Betrieb eines Geräts im 27 MHz-Bereichbesteht darin, daß eineviel größere Antennebenötigtwird, um eine effektive Verbindung herzustellen. So benötigt z.B.eine herkömmlichekabellose RF-Tastatur beim Betrieb im 27 MHz-Bereich Idealerweiseeine Dipolantenne von 5,5 Metern Länge oder eine Peitschenantenne über einerhorizontalen Ebene von 2,75 Metern Länge. Eine Antenne mit solchenLängenwäre angesichtsder Maßeeiner herkömmlichenkabellosen RF-Tastatur nicht praktikabel. Die gebräuchlicheAntenne in einem herkömmlichendrahtlosen RF-Gerät,das im 27 MHz-Bereich betrieben wird, ist deshalb kürzer, undsomit weniger leistungsfähig.Dies wiederum schränktdie Freiheit des Anwenders ein, da die maximale Entfernung zwischendem herkömmlichenkabellosen RF-Gerät und demmit dem Hostcomputersystem verbundenen Empfänger deutlich eingeschränkt ist.
    [0005] Ein weiteres Problem bei den gebräuchlichenAntennen in herkömmlichendrahtlosen RF-Gerätenbesteht in der Stelle, an der die Antenne im Gehäuse des herkömmlichendrahtlosen RF-Gerätsangebracht ist. Die Plazierung der Antenne muß gut durchdacht und die Antennemuß sozusammengebaut sein, daß Störungen mitanderen metallischen Teilen vermieden werden, z.B. in einer Tastaturkann die Tastenmatrix innerhalb der Tastatur störend auf die RF-Signale eingreifen.Dies erhöhtdie Konstruktions-, Herstellungs- und Erprobungskosten und somitdie Produktkosten allgemein fürkabellose RF-Geräte.
    [0006] Es besteht somit Bedarf an einerAntenne zur Nutzung in kabellosen Geräten und anderen auf kleinstenRaum beschränktenGehäusen,welche (1) eine erhöhteEffizienz sowie (2) eine reduzierte Leistungsaufnahme aufweist,(3) die Einwirkung auf Innenkomponenten des Geräts oderdes Gehäusesreduziert, und (4) Konstruktions- und Herstellungskostenallgemein verringert.
    [0007] Die vorliegende Erfindung umfaßt eineMembran-Keyswitch-Matrix Anordnung für drahtlose oder Funkgeräte mit einerAntenne, die auf mindestens einer Oberfläche der Membrane in dem Keyswitchmatrixsatzoder -system installiert ist. Zur besseren Kommunikationsleistung übermitteltweiterhin in einer Ausführungder vorliegenden Erfindung eine Kommunikationsschaltung in der Keyswitchmatrix Radiofrequenz("RF")-Signale, indemsie die RF-Signale auf die Antenne überträgt, sofern keine geschlossenenStromkreise innerhalb einer elektrischen Matrix in der Keyswitchmatrixeinheitexistieren.
    [0008] Die vorliegende Erfindung umfaßt aucheine Funkfrequenztastatur-Einheit zur Anwendung in einer drahtlosen(oder Funk-) Tastatur oder ähnlichem Gerät, die über z.B.sechs oder mehr Tasten verfügt (z.B.eine 2 × 3Tastenmatrix). Die Tastatureinheit umfaßt einen Keyswitch-Matrix-Bausatz,ein Verarbeitungssystem, eine Antenne und eine Kommunikationsschaltung.Der Keyswitch-Matrix-Bausatz ist mit der Kommunikationsschaltunggekoppelt. Die Kommunikationsschaltung ist mit der Antenne gekoppelt.
    [0009] Der Keyswitch-Matrix-Bausatz istfür eineInstallation innerhalb des Gehäusesdes kabellosen Geräts,z.B. innerhalb des Kunststoffgehäuseseiner Tastatur, konzipiert. Der Keyswitch-Matrix-Bausatz beinhalteteine elektrische Matrix, die zwei oder mehr Reihen und Spalten leitfähiges Materialauf mehreren Membranlagen umfaßt.An dem Schnittpunkt jeder Reihe mit einer Spalte befindet sich eineSchaltstelle. Jeder Schaltstelle ist eine Taste der Tastatur zugeordnet.Im allgemeinen ist die elektrische Matrix eine offene Schaltung.Wenn jedoch eine Taste gedrückt ist,koppelt die Schaltstelle die jeweilige Reihe und Spalte innerhalbder elektrischen Matrix zur Schaffung von Kontinuität und schließt die Schaltung,um ein der gedrücktenTaste zugeordnetes Signal zu erzeugen. Wenn die Taste losgelassenwird, ist die elektrische Matrix wieder ein offener Stromkreis.
    [0010] Das Verarbeitungssystem, welchesdie elektrische Matrix auf geschlossene Schaltungen hin überprüft, findetdie geschlossene Schaltung und erzeugt der Taste zugeordnete Informationen.Die Kommunikationsschaltung verwendet die vom Verarbeitungssystemerzeugten Informationen und erzeugt ein entsprechendes Radiofrequenzsignal.In einer Ausführungwird die Kommunikationsschaltung mit der Antenne gekoppelt, um dasRadiofrequenzsignal zu übermitteln,wenn keine Schaltstellen in der elektrischen Matrix eine geschlosseneSchaltung bilden.
    [0011] Die Antenne der vorliegenden Erfindung kannaus leitfähigemMaterial oder Druckersubstanzen (z.B. leitfähiger Tinte, metallischer Leiter,oder ähnlichem)bestehen und ist auf einer Oberfläche irgendeiner der Membraneoder Lagen des Keyswitch-Matrix-Bausatzs in geometrischer Gestalt angeordnet.Die Antenne kann eine Ringantennenanordnung sein, und der Ring kannan der äußersten Kantedes Keyswitch-Matrix-Bausatzs entlang angeordnet sein, um die Länge desRings zu erhöhen.Außerdemkann die Antenne an wenigstens zwei Ebenen entlang angeordnet sein,um die Längedes Rings zu erhöhen.Die Antenne kann auf die Membranoberflächen gedruckte Komponentenumfassen, welche mit anderen Elementen, zum Beispiel Drähten, gekoppeltsind, um die gesamte Ringgröße zu erhöhen. Diegedruckten Elemente oder geometrischen Formen können eine horizontale Ebenebilden, die mit der Antenne verbunden die Übertragungsleistung im allgemeinenverbessert.
    [0012] In der vorliegenden Erfindung kannvorteilhafterweise die elektrische Matrix für eine Tastatur und die Antenneinnerhalb des Keyswitch-Matrix-Bausatzes angeordnet sein. Dies bietetden Vorteil, daß durchdie Installation einer Antenne, welche während des Keyswitch-Matrix Herstellungsverfahrensmit weniger Kostenaufwand auf die Membranschichten gedruckt werdenkann als eine separat hergestellte Antenne, ein günstigerKeyswitch-Matrix-Bausatzfür einekabellose Tastatur angeboten werden kann. Die gedruckten Elementekönnenzur Herstellung einer Ringantenne mit großer Ringlänge dienen, was die Anwendungeiner Kommunikationsschaltung niedrigerer Frequenz, z.B. mit Betriebim 27 MHz-Bereich, im Drahtlosgerät ermöglicht. Die Kommunikationsschaltungniedrigerer Frequenz trägtdazu bei, den Kraftaufwand zu reduzieren, die Haltbarkeit der Batteriezu erhöhenund Konstruktions-, Herstellungs- und Benutzungskosten für die kabelloseTastatur zu senken.
    [0013] Die in dieser PatentbeschreibungaufgeführtenMerkmale und Vorteile sind nicht vollständig, und insbesondere können für den Fachmannangesichts der Zeichnungen, Beschreibung und Ansprüche weiterezusätzlicheMerkmale und Vorteile offensichtlich sein. Weiterhin soll angemerktwerden, daß diein dieser Beschreibung angewandte Sprache vornehmlich aus Gründen derLesbarkeit und Verständlichkeit gewählt wurdeund den erfindungsgemäßen Gegenstandnicht einschränkt.
    [0014] Die Erfindung verfügt über weitereVorteile und Merkmale, welche sich aus der folgenden detailliertenBeschreibung der Erfindung und der anhängenden Ansprüche leichter ergeben,wenn sie in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen betrachtetwerden, welche folgendes darstellen:
    [0015] 1 veranschaulichtein Ausführungsbeispieleiner Funkfrequenztastatur zur Anwendung mit einem Hostcomputersystemgemäß der vorliegenden Erfindung.
    [0016] 2 istein Diagramm, das eine Computertastatur gemäß der vorliegenden Erfindungdarstellt.
    [0017] 3 istein Diagramm, das die Innenstruktur einer drahtlosen Tastatur gemäß der vorliegenden Erfindungdarstellt.
    [0018] 4a veranschaulichtein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispielder Schichten einer Keyswitch-Matrix.
    [0019] 4b und 4c zeigen ein erstes undein zweites Ausführungsbeispieleines Keyswitch-Matrix-Bausatzs gemäß der vorliegenden Erfindung.
    [0020] 5 istein Diagramm einer modifizierten Keyswitchmembran mit gedrucktenAntennenkomponenten gemäß einerAusführungder vorliegenden Erfindung.
    [0021] 6a, 6b und 6c sind Diagramme zur Veranschaulichungverschiedener erfindungsgemäßer Ausführungsbeispielevon Ringantennen mit einer metallisierten Membran.
    [0022] 7a, 7b und 7c zeigen Diagramme zur Veranschaulichungalternativer erfindungsgemäßer Ausführungender Ringantennen mit einer metallisierten Membrane.
    [0023] 8a, 8b und 8c sind Diagramme, die verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele vonAntennen mit einer metallisierten Membran veranschaulichen.
    [0024] 9a, 9b und 9c veranschaulichen Beispiele von Lagenin einem Keyswitch-Matrix-Bausatz mitgedruckten Antennenkomponenten gemäß der vorliegenden Erfindung.
    [0025] 10 veranschaulichtein Ausführungsbeispieleines Verfahrens zur Übermittlungvon Funkfrequenzsignalen gemäß der vorliegendenErfindung.
    [0026] 11 veranschaulichtein Ausführungsbeispieleines Verfahrens zum Empfang von Funkfrequenzsignalen gemäß der vorliegendenErfindung.
    [0027] Die Figuren ("FIG.")sowie die folgende Beschreibung beziehen sich auf bevorzugte Ausführungender vorliegenden Erfindungen nur zur Veranschaulichung. Es sollteangemerkt werden, daß aus derfolgenden Beschreibung alternative Ausführungen der hierin bekanntgemachtenStrukturen und Verfahren leicht als mögliche Alternativen abgeleitet werdenkönnen,welche Anwendung finden können, ohnevon den Prinzipien der beanspruchten Erfindung abzuweichen.
    [0028] Es wird nun im Detail Bezug genommenauf mehrere erfindungsgemäße Ausführungen,deren Beispiele in den dazugehörigenZeichnungen veranschaulicht sind. Es sei angemerkt, daß, wo praktikabel, ähnlicheoder gleiche Bezugsnummern in den Figuren verwendet werden und diese ähnlicheoder gleiche Funktionsweisen darstellen. Ausführungen der vorliegenden Erfindung,die Antennen mit einem Keyswitch-Matrix-Bausatz und eine drahtlose(oder Funk-) Tastatur oder ein ähnlichesSystem mit einem Keyswitch-Matrix-Bausatz einschließlich einerAntenne umfassen, werden zu Beschreibungszwecken angewandt. Diegleichen hierin beschriebenen Prinzipien treffen jedoch auch für andereDrahtlosgeräte zu,wie z.B. drahtlose Mäuse,Digitalkameras (Standbild und Video), Joysticks, Game Pads und ähnliche.
    [0029] 1 veranschaulichteine Ausführungeines Datenverarbeitungssystems 101 mit einer Funk- bzw.Radiofrequenz("RF")-Tastatur 110 zurAnwendung mit einem Prozessorsystem 120 (oder Hostcomputersystem)gemäß der vorliegendenErfindung. Die RF-Tastatur 110 kommuniziert über eine drahtloseKommunikationsverbindung 130 mit dem Hostcomputer. Diedrahtlose Kommunikationsverbindung 130 kann eine RF-Verbindung 130 sein,die mit jeder Frequenz betrieben werden kann, vorzugsweise jedochmit einer Frequenz unter 100 Megahertz ("MHz"),z.B. etwa im 27 MHz-Bereich, wie 27,045 MHz bis 27,145 MHz.
    [0030] Das Hostcomputersystem 120 istein herkömmlichesHostcomputersystem, z.B. ein PC, Bildschirmarbeitsplatz oder eineGame Station. Das Hostcomputersystem 120 umfaßt einenRF-Empfänger(unidirektionale Kommunikation) oder eine RF-Sender/Empfängereinheit (bidirektionaleKommunikation) zur Kopplung mit der RF-Tastatur 110 über diedrahtlose Kommunikationsverbindung 130.
    [0031] Die RF-Tastatur 110 isteine herkömmliche RF-Tastaturzur Kommunikation mit dem Hostcomputersystem 120, zum Beispielzur Eingabe von Daten überTastenanschläge.Die RF-Tastatur 110 ist eine repräsentative Darstellung andererdrahtloser oder Funkgeräte,zum Beispiel drahtloser Mäuse,Kameras oder ähnlichem.Die RF-Tastatur 110 kann einen RF-Sender (unidirektionale Kommunikation)oder eine RF-Sender/Empfängereinheit(bidirektionale Kommunikation) zur Kopplung mit der RF-Tastatur 110 über diekabellose Kommunikationsverbindung.
    [0032] Die RF-Tastatur 110 kanneine herkömmlicheTastaturgestaltung annehmen, z.B. eine 82-Tasten, eine 104-Tastenoder eine 108-Tasten QWERT Tastaturgestaltung, eine ergonomischeTastatur oder ähnliches,und kann herkömmlicheTastaturabmessungen haben, wie z.B. 35 bis 50 Zentimeter ("cm") Länge auf15 bis 20 cm Breite auf 2 bis 6 cm Höhe. In einer weiteren alternativenAusführungkann die RF-Tastatur kleinere Abmessungen haben, z.B. 6 bis 9 cmLänge auf9 bis 15 cm Breite auf 1 bis 4 cm Höhe, oder kann ein Tastenfeldsein, z.B. ein Tastenfeld zur Anwendung mit einem Zahlungssystem,einem magnetischen Kreditkartenleser, einem Palm Size Computer,einem Scanner, drahtlosen Dateneingabegeräten, oder ähnlichem.
    [0033] Alternativ kann die RF-Tastatur 110 eineherkömmlicheTastenfeld- oder Game Pad-Gestaltung annehmen,zum Beispiel eine 10-Tasten oder 12-Tasten numerische bzw. Symboltastenfeldgestaltung,und kann herkömmlicheTastenfeldabmessungen haben, z.B. 100 bis 200 mm Länge auf90 bis 180 mm Länge[sic; Breite] auf 20 bis 60 mm Höhe.Zusätzlichkann die RF-Tastatur 110 in einer weiteren alternativenAusführungeine wellige, konvexe oder konkave Gestaltung annehmen, z.B. ausergonomischen Gründen.Um die Beschreibung zu erleichtern wird die RF-Tastatur 110 amBeispiel einer 101-Tasten Tastatur mit bidirektionaler Kommunikationerklärt werden.
    [0034] 2 stelltein externes Diagramm einer Ausführungder drahtlosen Tastatatur 110 gemäß der vorliegenden Erfindungdar. Die drahtlose Tastatur 110 umfaßt ein Gehäuse 210 und ein Tastenkappenteilsystem 215,welches eine oder mehrere Tastenkappen 215a aufweist. DasGehäuse 210 kannaus Kunststoff bestehen, zum Beispiel spritzgegossenem Thermoplastoder einem anderen ähnlichenMaterial. Weiterhin könnendie Tastenkappen 215a auch aus einem thermoplastischenMaterial bestehen.
    [0035] Es sei angemerkt, daß die Tastaturfunktion derdrahtlosen Tastatur 110 funktionell und strukturell einerhandelsüblichenTastatur ähnlichist, wie z.B. einer 101-Tasten Tastatur von IBM Corporation, Armonk,US-Bundesstaat New York, einer Wellentastatur von Microsoft Corporation,Redmond, US-Bundesstaat Washington, einer der drahtlosen Tastaturenvon Logitech, Inc., Fremont, US-Bundesstaat Kalifornien, oder jederanderen handelsüblichenTastatur. Darüberhinaus könnendie Abmessungen der kabellosen Tastatur 125 etwa z.B. 46cm auf 18 cm auf 3 cm betragen. Wie schon oben erwähnt wirdeine Tastaturausführungals Beispiel angeführt,andere drahtlose Gerätejedoch, wie Mäuse,numerische Tastenfelder, Taschencomputer, Kameras oder ähnlicheGerätemit anderen Abmessungen und Formen können genauso in Verbindungmit der hierin beschriebenen Erfindung verwendet werden.
    [0036] In Bezug auf 3a beschreibt ein Diagramm die internenStrukturkomponenten eines Keyswitch-Systems 300 zur Anwendungin einem Drahtlosgerät,wie z.B. einer drahtlosen Tastatur 110. Das Keyswitch-System 300 beinhaltetein Keyswitch-Pad 310, ein Keyswitch-Matrixteilsystem 315,welches mindestens eine gedruckte Keyswitch-Schaltmembran oder gedruckte Platinenschichtumfaßt,sowie wahlweise ein Starrelement 320, z.B. eine Metallplatte,eine steife Plastikplatte, oder ähnliches.Das Keyswitch-Pad 310 beinhaltet Keyswitche 325,welche z.B. Membran-Keyswitche, mechanische Keyswitche oder ähnlichessind. Das Keyswitch-Pad 310 kann in den Tastaturtasten 215 oderdem Keyswitch-Matrixteilsystem 315 integriert sein,damit die Schaltung in dem Keyswitch-Matrixteilsystem 315 durchDrückender Tasten 215 stattfindet. Das Keyswitch-Matrixteilsystem 315 istz.B. eine Leiterplatte ("KeyswitchPCB"), eine gedruckte Schaltmembran("Keyswitch PCM"), oder ähnliches. Essei angemerkt, daß ineiner Keyswitch PCB-Ausführungdas Starrelement 320 nicht nötig sein mag, da eine evtl.für dieSchaltung benötigeStarrheit von der PCB selbst geliefert werden kann, welche im allgemeineneinen sehr beschränktenFlexibilitätsbereichhat. Darüberhinaus kann jede Funktion, die von einer Metallplattenausführung desStarrelements 320 geliefert wird, durch ein ähnlich funktionierendesElement wie z.B. einer dünnenKupferschicht, einem leitfähigenTintenaufdruck oder ähnlichemwie weiter unten beschrieben ersetzt werden.
    [0037] Das Keyswitch-Pad 310 unddas Keyswitch-Matrixteilsystem 315 kann aus leichtem flexiblemKunststoffmaterial oder ähnlichembestehen. Normalerweise umfaßtdas Keyswitch-Matrixteilsystem 315 in einer Keyswitch PCB-Ausführung mindestenseine Schicht eines im wesentlichen steifen Trägermaterials (kleine Z-Achsen,bzw. vertikale, Ausdehnung), z.B. FR-4 oder andere Epoxidmaterialien(BT), Kunststoffe, Polyamide oder ähnliches Material. Die Schaltverbindungenbestehen normalerweise aus Metallablagerungen, z.B. Gold, und stellen Kontaktefür dieKomponenteninstallation, Leiterverbindungen und Durchkontaktierungenzur Verbindung von Lagen her. Normalerweise werden Durchkontaktierungengebohrt, zum Beispiel mechanisch, mit einem Laser, oder ähnlichem.Eine Passivie rungsschicht oder -film isoliert die Leiterbahnen elektrischund läß nur Kontakefür Komponenten,Anschlüsseund ähnlichesfrei.
    [0038] In einer Keyswitch-Matrix 315 mitMembran sind die Schichten (z.B. Oberschicht 420a, Unterschicht 420b,Gesamtschicht 420, und die Keyswitch-Mechanismusschicht 430)normalerweise aus einem elastischen Trägermaterial hergestellt, zumBeispiel aus Filmmembran, flexiblem Polymer, einem Textilstoff,Kunststoffgummi oder ähnlichem Material,das in allen Achsen, einschließlichder Z-Achse sehr flexibel ist. Die Keyswitch-PCM ist vorzugsweiseaus sehr flexiblen Materialien sowohl für die Membranschichten alsauch die in der Schaltung enthaltenen leitfähigen Bahnen und Kontakte hergestellt.Flexible Materialien fürdie Leiterbahnen, Kontakte und ähnlichesumfassen flexiblen Draht, leitfähigeTinte, Banddraht oder ähnliches. Keyswitch-PCMskönnendünner,leichter und billiger sein als PCB-Alternativen. Darüber hinaus sind flexible Keyswitch-PCMsvielfältigerund könnenin einer größeren Auswahlvon Gehäusenunterschiedlicher Formen und Größen, zumBeispiel im oberen konvexen Teil einer Maus, in Tastaturen, dienicht flach in einer einzigen Ebene liegen sondern konvexe oderkonkave Tastaturen sind, z.B. ergonomische Tastaturen, Sonderanfertigungstastaturenoder ähnlichem,zur Anwendung kommen. Außerdemsind Zwischenschichtverbindungen einfacher herzustellen. In manchenAusführungenjedoch könnendie Membranschichten im wesentlichen starr sein, z.B. aus starremKunststoff, und leitfähigeLeiterbahnen auf den Membranschichten, ob flexibel oder nicht, können auchsehr starr sein, z.B. metallische Leiter, Drähte oder ähnliches. Normalerweise istdas Keyswitch-Matrixteilsystem 315 in seiner Größe so ausgelegt,daß eseinen Umfang aufweist, der im wesentlichen dem Innenumfang des Drahtlosgeräts, z.B.dem Umfang der RF-Tastatur 110, gleich ist.
    [0039] Das Starrelement 320 kannaus Metall bestehen, im wesentlichen starr sein, und zum BeispielAbmessungen von 40 cm auf 15 cm aufweisen. Jeder Keyswitch 325 isteiner bestimmten Tastenkappe 215 zugeordnet, welche wiederumeinem bestimmten Zeichen oder einer bestimmten Funktion auf derkabellosen Tastatur 110 zugeordnet ist.
    [0040] Das Keyswitch-Pad 310 istmit dem Keyswitch-Matrixteilsystem 315 gekoppelt. Die Kombinationvon Keyswitch-Pad 310 und Keyswitch-Matrixteilsystem 315 kannwahlweise mit dem Starrelement 320 gekoppelt sein, wasdem Keyswitchsystem 300 der drahtlosen Tastatur 110 einestrukturelle Steilheit verleiht. Das Starrelement 320 kannaußerdemdas Keyswitch-Matrixteilsystem 315 vor elektrostatischerEntladung schützen.
    [0041] 4a veranschaulichteine erfindungsgemäße Ausführung derSchichten eines Keyswitch-Matrixteilsystems 315. Das Keyswitch-Matrixteilsystem 315 enthält eineReihe von elektrischen Kontakten. Jeder elektrische Kontakt befindetsich in der „offen" Stellung, bis ervon einem bestimmten Keyswitch 325 geschlossen wird. EinKeyswitch 325 schließtden elektrischen Kontakt, wenn der Benutzer die zugeordnete Tastenkappe 215 drückt. Wieweiter unten beschrieben übermittelt diedrahtlose RF-Tastatur 125 ein RF-Signal, welches dem derbestimmten Tastenkappe 215 und dem Keyswitch 325 zugeordnetenZeichen oder der Funktion entspricht, an das dem Hostcomputer 120 zugeordnetenRF-Empfängerteilsystem.Das RF-Signal kann digital mit Informationen verschlüsselt sein,die das Zeichen oder die Funktion identifizieren, oder kann einModulationsschema zur Übermittlungeiner Identifizierung des entsprechenden Symbols oder der entsprechendenFunktion anwenden.
    [0042] Das Keyswitch-Matrixteilsystem 315 umfaßt einenSatz Tastenmatrixschichten 420 und mindestens eine Keyswitch-Mechanismusschicht 430.Eine erste Schicht 420a umfaßt z.B. Leiterreihen 460a, einezweite Schicht 420b umfaßt Leiterspalten 460b, welcheinsgesamt die elektrische Leitermatrix 460 darstellen.Die Leiterreihen und -spalten könnenaus Leiterbahnen bestehen, entweder als Auflage oder Druck, oderaus kleinen Drähten,z.B. Banddraht. Weiterhin kann das Keyswitch-Matrixteilsystem 315 eineeinzige Keyswitch-Mechanismusschicht 430 aufweisen,um die Reihen 460a wahlweise von den Spalten 460b zuisolieren. Die Keyswitch-Mechanismusschicht 430 kann sogestaltet sein, daß sie Öffungenan den Kontaktstellen 450 aufweist, so daß in demin der Tastatur 110 montierten Keyswitch-Matrixteilsystem 315 dieKontaktstellen 450 unter jeder Tastaturtaste 215 zuliegen kommen.
    [0043] Die Tastenmatrixschichten 420 sowiedie Keyswitch-Mechanismusschichten 430 können separateSchichten oder zusammen in einer elektrischen Matrix 460 integriertsein. In einer Anordnung als separate Schichten können dieTastenmatrixschichten 420 oder die Keyswitch-Mechanismusschichten 430 inzusätzlicheSchichten getrennt sein, z.B. eine erste Schicht kann Reihen für eine elektrischeMatrix 460a umfassen und eine zweite Schicht kann Spaltenfür dieelektrische Matrix 460b umfassen oder alternativ können beideLagen sowohl Reihen als auch Spalten für eine elektrische Matrix 460 enthalten.Darüberhinaus sei angemerkt, daß bei Verwendungeines flexiblen Materials fürdas Keyswitch-Matrixteilsystems 315 ein Starrelement 320,z.B. ein starres Polymer, als Versteifung eingesetzt werden kann,um eine zusätzlicheStrukturstützeinnerhalb der RF-Tastatur 110 zu schaffen.
    [0044] Die Keyswitch-Mechanismusschichten 430 können auseinem herkömmlichenMechanismus bestehen, zum Beispiel einem Gummihaubenmechanismus,einem Metallkontaktmechanismus, einem Schaumstoffelementmechanismus,oder einem kapazitiven Mechanismus, der Leiterreihen 460a mit Spalten 460b inseparaten Tastenmatrixschichten 420 elektrisch koppelt.Die Keyswitch-Mechanismusschichten 430 können indem Keyswitch-Pad 310 wie oben beschrieben oder mit einemSatz Membranschichten in dem Keyswitch-Matrixteilsystem 315 untergebrachtsein, wobei sie direkt von den Tasten 215 in der Tastatur 110 betätigt werden.
    [0045] Die Tastenmatrixschichten 420 unddie Keyswitch-Mechanismusschichten 430 bilden die elektrischeMatrix 460. Die elektrische Matrix 460 kann einNetz von Schaltungen sein, das zwei oder mehr Reihen 460a undzwei oder mehr Spalten 460b elektrischer Leitungen oderLeiterbahnen enthält.Jeder Schnittpunkt einer Reihe 460a mit einer Spalte 460b derelektrischen Matrix 460 ist so angeordnet, daß er sichunter einer Taste der Tastatur befindet und eine Schaltstelle 450 bildet,die durch Tastendruck geschlossen werden kann. Die Tastenmatrixschichten 420 umfassenauch zumindest einen Teil einer Antenne 490. Die Komponenten(Teile oder Elemente) der Antenne 490 können auf mindestens einer Oberfläche irgendeinerMembran oder mehrerer Membrane in dem Keyswitch-Matrixteilsystems 315 angeordnetsein. Erfindungsgemäß können dieTeile oder Elemente der Antenne 490 auch mit leitfähigen Druckersubstanzen,wie z.B. metallischen Tinten aufgedruckt werden. Die mit der metallischenTinte bedruckten Membrane werden als metallisierte Membrane 321 bezeichnet,d.h. eine metallisierte Membran ist eine Membran mit einer Oberseiteoder Oberflächeund einer Unterseite oder Fläche,auf der eine geometrische Struktur entweder auf einer oder auf beidenSeiten mit leitfähigerTinte aufgedruckt ist. Um die Herstellung zu erleichtern können sowohldie elektrische Matrix 460 als auch auf der metallisierten Membranbefindliche Teile der Antenne 490 in einem einzigen Verfahrenproduziert werden, zum Beispiel indem metallische Leiter oder Drähte abgelagertwerden, durch Aufdruck mit einer leitfähigen Tinte oder einer Kombinationdavon.
    [0046] Eine metallisierte Membran 321 wirdmit einer leitfähigenDruckersubstanz, d.h. einer metallischen oder leitfähigen Tinteoder Farbe, bedruckt oder überzogen.LeitfähigeTinten oder Farben sind nach dem Stand der Technik bekannt; sieumfassen alle leitfähigePartikel enthaltende Tinten, die einen Aufdruck herstellen, welcherElektrizitätleitet, z.B. Strom aufgrund von elektromagnetischer Energie oderihr entsprechend. Der Überzugoder Aufdruck kann gemäß bekannterAnwendungsweisen fürleitfähigeTinten aufgebracht werden, zum Beispiel durch Spinnen, Siebdruck,Tintenstrahldruck oder ähnlichem.Die metallisierte Membran 321 wird in einem Muster aufgedruckt,welches aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften dazu geeignetist, einen Teil eines Schaltkreises zu bilden, zum Beispiel einen Schaltkreiseiner Antenne 490. Diese geometrischen Formen oder Musterkönnenganze Oberflächen,Polygonoberflächen,Schleifen, Netze, Spiralen, Dipole oder anderen Formen umfassen,welche zur Veränderungder Betriebsparameter der entsprechenden Antenne 490 eingesetztwerden. Der Fachmann kennt die Ausführungsmöglichkeiten bei der Auswahl einesMusters oder geometrischen Form und weiß, daß jedes Muster zur Anwendungin der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
    [0047] Die Antenne 490 kann alseine Ringantenne, z.B. entlang einem im wesentlichen äußeren Umfang oderRand einer metallisierten Membran 321, oder in einer spiralförmig gedrucktengeometrischen Gestalt auf der Oberfläche der oberen Tastenmatrixschicht 420a (metallisierteMembran 321) ausgeführtsein, um der Antenne eine großeRinglängezu verleihen. 4b veranschaulichteine diagrammatische Ansicht einer Ausführung des Keyswitch-Matrixteilsystems 315 gemäß der vorliegendenErfindung. Das Keyswitch-Matrixteilsystem 315 umfaßt die elektrischeMatrix 460 sowie eine Antenne 490 entlang einem äußeren Teilder metallisierten Membran 321 in dem Keyswitch-Matrixteilsystem 315.Die metallisierte Membran 321 kann irgendeine Schicht 420/430in dem Keyswitch-Matrixteilsystem 315 seinoder auch mehrere davon, die gekoppelt die Antenne 490 bilden.
    [0048] Außerdem kann die Antenne 490 auchso konstruiert sein, daß siesich abgesehen von der geometrischen Ebene des Keyswitch-Matrixteilsystems 315 ineine zweite geometrische Ebene erstreckt. 4c veranschaulicht eine diagrammatischeAnsicht eines weiteren Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Keyswitch-Matrixteilsystems 315. DieseAusführungenthältdie elektrische Matrix 460 und eine Antenne 490,wobei sich ein Teil oder eine Komponente bis an einen separatengeometrischen Raum als dem von der/den metallisierten Membranen) 321 eingenommenenerstreckt. Beispielsweise kann ein erster Teil oder eine erste Komponenteder Antenne 490 auf der metallisierten Membran 321 liegenund ein zweiter Teil oder eine zweite Komponente der Antenne 490 kannmit dem ersten Teil oder der ersten Komponente der Antenne 490 gekoppeltsein oder sich davon in einer separaten Ebene weg erstrecken, dieparallel zum ersten Teil oder zur ersten Komponente der Antenne 490 liegenkann, z.B. ein Leiterdraht oder ein Antennendraht, der elektrischmit der in der metallisierten Membrane 321 aufgedrucktengeometrischen Form gekoppelt ist.
    [0049] Darüber hinaus umfaßt eineAusführungdes Keyswitch-Matrixteilsystems 315 weitere in mindestenseiner der metallisierten Membrane 321 aufgedruckten Antennenkomponenten. 5 zeigt eine Antenne 490,die eine leitfähigeFlächeenthält,welche durch Überzugder gesamten Oberseite der Keyswitch-Mechanismusschicht 430 (metallisierte Membran 321)mit leitfähigerTinte aufgedruckt wird. Da sich die leitfähige Fläche auf der Oberseite der Keyswitch-Mechanismusschicht 430 befindet,verursacht sie keinen Kurzschluß inder Unterschicht 420b, und da die Oberschicht 420a nurLeitstellen „oberhalb" der Schaltstellen 450 inder Keyswitch-Mechanismusschicht 430 enthält, gibtes keine Möglichkeit,die Oberschicht 420a durch Kontakt mit der leitfähigen Tinteversehentlich kurzzuschließen.LeitfähigeFlächen,wie z.B. Masseplatten, werden normalerweise mit Antennen verbunden,um die Leistungsfähigkeitder Funkfrequenzübertragungenzu verbessern. Diese leitfähigenFlächenkönnen aufverschiedene An und Weise hergestellt werden, zum Beispiel mit Metallplatten, überzogenenLeiterplatten, gedruckten Membranen und ähnlichem. In einer erfindungsgemäßen Ausführung wirdeine leitfähigeMasseplatte mit leitfähigerTinte auf einer Oberflächeeiner metallisierten Membrane 321 gedruckt.
    [0050] Wie oben erwähnt kann in einer Ausführung dieOberseite der Keyswitch-Mechanismusschicht 430 ganzmit der leitfähigenTinte oder Farbe überzogensein. In einer weiteren Ausführungkann die Oberseite der Keyswitch-Mechanismusschicht 430 miteinem tintensparenden Muster bedruckt sein, was etwa dem Effekteiner komplett überzogenen Oberfläche, z.B.einem eng zusammenliegenden Netz von Linien, wie in 5 dargestellt, gleichkommt. In beidenAusführungenbildet solch eine überzogeneOberflächeeine elastische leitfähige Fläche, dieals Teil der Antenne 490 verwendet werden kann. Die Funktiondieser leitfähigenFlächeist der Funktion der in anderen RF-Tastaturantennen verwendetenMetallplatte 320 ähnlich,wie jene beschrieben in US 6,507,753 ,welche dem gleichen Erfinder wie der vorliegende Erfindung zugewiesenist und hiermit unter Bezugnahme vollkommen einbezogen wird.
    [0051] Wie oben beschrieben kann die Antenne 490 eineRingantenne sein. 6a, 6b, und a sind Diagramme, die die verschiedenenerfindungsgemäßen Ausführungenvon Ringantennen 490 mit einer metallisierten Membran 321 veranschaulichen.Die Ringantenne 490 umfaßt die metallisierte Membran 321, einenAntennendraht 415 und einen Verbindungsdraht 420.Der Klarheit wegen wird die metallisierte Membran 321 alseine im wesentlichen rechteckige (321) dargestellt;wie jedoch oben beschrieben kann die metallisierte Membran einegedruckte geometrische Form oder ein Muster auf irgendeiner Seite annehmen,und ir gendeine oder mehrere Lagen der Keyswitch-Matrix 315 können einemetallisierte Membran 231 [sic; 321] sein. Weiterhin istdie metallisierte Membran 321 nicht auf eine Keyswitch-Matrixschicht 315 beschränkt, sondernkann vielmehr jede im Inneren des Drahtlosgeräts gelegene Oberfläche sein,auf der metallische Tine aufgezogen, gedruckt oder anderweitig abgelagertwird. Zusätzlich sindin diesen Figuren die eigentlichen in der metallisierten Membrangedruckten Muster oder Formen nicht aufgezeigt. Zum Beispiel kanndie metallisierte Membran 321 mit einem eng zusammenliegenden Netzbedruckt sein, welches ähnlicheelektrische Eigenschaften wie die einer Metallplatte wie in 5 dargestellt aufweist.
    [0052] Eine RF-Einheit 520 kannals Teil der Ringantenne 490 oder als separates Elementbetrachtet werden, an welches sich die Ringantenne 490 wie untenbeschrieben anschließt.Eine RF-Einheit kann einen Sender oder Sender/Empfänger enthalten,der mit der Antenne und anderen Komponenten des Drahtlosgeräts, wiez.B. einem Regler fürdas Keyswitch-System 300 gekoppeltist. In Bezug auf 6a wirdnun der Antennendraht 415 mit einem ersten Ende an einenEingabe/Ausgabe-Pon (I/O) eines Verstärkers in der RF-Einheit 520 gekoppeltund mit einem zweiten Ende an ein erstes Ende oder Segment (Kontaktstelleoder Terminal) der metallisierten Membran 321 gekoppelt.Ein zweites Ende oder Segment der metallisierten Membran 321 wird über denVerbindungsdraht 420 mit einem zweiten I/O des Verstärkers gekoppelt,welcher ein elektrischer Massedraht für die RF-Einheit 520 seinkann.
    [0053] Der Antennendraht 415 unddie metallisierte Membran 321 bilden eine Antennenschleife,die mit den Ausgängender RF-Einheit 520 übermindestens ein Verbindungsstück 420,z.B. Verbindungsdraht oder -leiter, gekoppelt ist. Die Länge derAntennenschleife kann etwa der Längeder kabellosen Tastatur 110 gleichkommen, und die Breiteder Antennenschleife kann genauso groß sein wie der übrige Freiraum(Höhe,Länge bzw.Breite) in der kabellosen Tastatur 110. Die Antennenschleifekann zum Beispiel eine Längevon 40 cm und eine Breite von 2 cm aufweisen. In Alternativausführungenkann die Länge bzw.Breite der Antennenschleife größer oderkleiner sein.
    [0054] Die Ringantenne 490 erzeugtein magnetisches Feld, von welchem die RF-Signale von der RF-Einheit 520 zueinem dem Datenverarbeitungsendgerät oder Hostcomputer 120 zugeordneten Empfängerteilsystemgemäß bekannterelektromagnetischer Übertragungsprinzipien übermitteltwerden. Der Raum zwischen dem Antennendraht 415 und der metallisiertenMembran 321 bietet eine großen Antennenschleifenfläche zur Übermittlungder RF-Signale. Wie oben beschrieben, ermöglicht die komplett eingeschlosseneRingantenne vorteilhafterweise den Betrieb der drahtlosen Tastaturbei niedrigeren Frequenzen, z.B. im 27MHz Fre quenzbereich, ohnedaß dabeieine großeumständlicheAntenne auf den Platz des Anwenders störend eingreift.
    [0055] Es sei angemerkt, daß in einerAusführung dervorliegenden Erfindung die Ringantenne 490 einen Antennendraht 415 miteiner Windung umfaßt.In einer alternativen Ausführungder vorliegenden Erfindung kann der Antennendraht 415 mehrals eine Windung aufweisen. Die zusätzlichen Windungen des Antennendrahts 415 erweiterndie Oberflächeder Antennenschleife, um somit den Übertragungsbereich der Ringantenna 490 zuverbessern. Weiterhin sei angemerkt, daß in alternativen Ausführungender vorliegenden Erfindung die Antennenschleife in der gleichengeometrischen Ebene wie die metallisierte Membran 321,wie in 6a angezeigt,oder in jeder anderen Ebene, z.B. wie in 6b (unterhalb) und 6c (unterhalb), liegenkann. Der Antennendraht 415 kann direkt mit der RF-Einheit 250 verbundensein, wie in 6a dargestellt,oder überein Verbindungsstück 420 verbundenwerden, wie in 6b und 6c dargestellt.
    [0056] 7a istein Diagramm einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung einer Ringantenne 490 innerhalbder drahtlosen RF-Tastatur 110. 7b ist ein Einzeldiagramm der zweitenAusführungder Ringantenne 490 gemäß der vorliegendenErfindung. In 7a, 7b und 7c wird der Form- oder Musteraufdruckauf der metallisierten Membran 321 als eine gestrichelteFlächeangezeigt. Es sei angemerkt, daß dieeigentlichen Linien in diesen Figuren nicht unbedingt den Linienaus leitfähigerTinte in der eigentlichen metallisierten Membran 321 entsprechen.Die in den Figuren dargestellten Linien dienen nur der Illustrationder allgemeinen Kontur der Fläche,auf der die Formen oder Muster z.B. mit leitfähiger Tinte gedruckt werdenkönnen.Es sei weiterhin angemerkt, daß dieAntenne 490 in 7a funktionellder Antenne 490 in 6a gleichist, jedoch wurde der Antennendraht 415 entfernt und miteiner anderen auf die metallisierte Membran 321 gedruckteForm ersetzt, welche die gleichen elektrischen Eigenschaften in Bezugauf die Leistung der Antenne 490 hat..
    [0057] Somit umfaßt die in 7a, 7b und 7c dargestellte RF-Antenne 490 alternativeAusführungeneiner metallisierten Membran 321, auf der geometrischeFiguren oder Muster fürmindestens ein Teil oder Element der Ringantenne 490 gedrucktsind. 7a zum Beispielzeigt ein erstes Antennensegment oder -teil 322a und einzweites Antennensegment oder -teil 322b. Darüber hinausist die RF-Einheit mit der metallisierten Membran 321 über Verbindungsstücke 420,z.B. Drähte,Leiterbahnen oder ähnlichem,gekoppelt. Das erste Antennensegment oder -teil 322a sowiedas zweite Antennensegment oder -teil 322b sind auf diegleiche metalliserte Membran 321 gedruckt und bilden einenfreistehenden Raum 322c da zwischen. Ein I/O des Verstärkers in derRF-Einheit 520 wird mit dem ersten Antennensegment oder-teil 322a überein Verbindungsstück 420 gekoppelt.Der zweite I/O des Verstärkersin der RF-Einheit 520, der die elektrische Erdung der RF-Einheit 520 darstellenkann, wird mit dem zweiten Antennensegment oder-teil 322b gekoppelt.Die Verbindungsstücke 420 können mitder metallisierten Membran an den Kontaktstellen 322d und 322e gekoppeltwerden. Die Kontaktstellen 322d und 322e können mitleitfähigerTinte bedruckt oder auch mit einem anderen leitfähigen Material, das eine Verbindungmit den Verbindungesstücken 420 herstellen kann, überzogensein, zum Beispiel Kontaktierung oder Löten von Metallplatten für Drahtbondenoder andere Drähteoder Leiter.
    [0058] Eine Antennenschleife wird von derGeometrie der als erstes Antennensegment oder – teil 322a und zweitesAntennesegment oder -teil 322b auf der metallisierten Membran 321 gedrucktenFormen bestimmt. Die Längeder Antennenschleife wiederum kann etwa der Länge der drahtlosen Tastatur 110 gleichkommen,und die Breite der Antennenschleife kann dem übrigen Freiraum (Höhe, Länge bzw.Breite) in der drahtlosen Tastatur 110 gleichkommen. Die Antennenschleifekann in jeder oben im Zusammenhang mit 6a, 6b und 6c beschriebenen Ebene liegen.
    [0059] Der freistehende Raum 322c zwischendem ersten Antennensegment oder -teil 322a und dem zweitenAntennensegment oder -teil 322c ist Teil der bei der Ausbildungder Form oder des Musters nicht mit leitfähiger Tinte bedruckten Oberfläche dermetallisierten Membran 321. Der freistehende Raum 322c kanneine großeAntennenschleifenlängezur Übermittlungder RF-Signale aufnehmen. Weiterhin können die Geometrien auf dermetallisierten Membran 321 so gedruckt sein, daß sie mehrals zwei Antennensegmente enthalten, um einen freistehenden Raummit mindestens zwei Windungen, wie in dem in 7a gezeigten ersten Antennensegment oderteil 322a, auszubilden. Darüber hinaus sollte angemerkt werden,daß dieSegmente oder Elemente der Antenne 490 nicht auf der gleichenSeite der metallisierten Membran 231 [sic; 321] gedrucktsein müssen,zum Beispiel zeigt die gestrichelte Linie 322b in 7c eine gedruckte Leiterbahnoder ein zweites Antennensegment oder -teil 322b auf der Rückseiteder metallisierten Membran 321. Zusätzlich können die Antennensegmente aufverschiedenen Lagen der Keyswitch-Matrix 315 gedruckt sein.Das erste Segment oder Teil kann zum Beispiel auf die Unterseite deroberen Membranschicht 420a gedruckt sein, und das zweiteAntennenteil 322b kann auf die Keyswitch-Mechanismusschicht 430 insolch einer Form oder solch einem Muster gedruckt sein, daß die beidenSegmente nur in einer Kontaktstelle überlappen.
    [0060] Wie oben beschrieben erhöhen diezusätzlichenWindungen und Antennenteile die Länge der Antennenschleife, umden Übertragungsbereichder Antenne 490 zu erhöhen.Zusätzlichbietet die Vielfältigkeitbei der Installation und Verteilung von gedruckten Antennenkomponentenauf die verschiedenen Seiten und Lagen des Keyswitch-Matrixteilsystems 315 einegewisse Konstruktionsflexibilitätbei der Leistungsverbesserung der RF-Übertragung, ohne dabei denvon der Schalttechnik insgesamt eingenommenen Platz zu erhöhen. DiesesMerkmal ist bei auf kleinen Raum beschränkten Geräten vorteilhaft, wie z.B. drahtlosenTastaturen, Mäusen,Tastenfeldern und ähnlichenGeräten,wo der Platz begrenzt ist, eine große Antennenschleife jedochfür die Übertragungbei Frequenzen unter 100 MHz, z.B. im 27 MHz-Bereich, wünschenswertist. Weiterhin bietet die Flexibilität der metallisierten Membran 321 dieMöglichkeit,Antennen 490 in drahtlosen Geräte ohne herkömmlicheGehäuse,z.B. in konvexen oder konkaven Tastaturen oder anderweitig gebogenenTastaturkonstruktionen (z.B. zur optimalen ergonomischen Nutzungoder aus Gründenverbesserter Ästhetik),in zusammenklappbaren Tastaturen oder ähnlichem, zu installieren.
    [0061] 8a istein Diagramm einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung einer Antenne 490 innerhalbder drahtlosen RF-Tastatur 110. 8b ist ein Einzeldiagramm der drittenAusführungder Antenne 490. Es sei angemerkt, daß die in dieser Ausführung dargestellteAntenne 490 der Antenne 490 aus 7a, 7b und 7c ähnlich ist, so daß eine große Antennenicht nötigist, um RF-Signale von der RF-Einheit 520 der drahtlosenTastatur 110 in Niederfrequenzbereichen, wie z.B. im 27MHz-Frequenzbereich, zu übertragen.
    [0062] Die Antenne 490 enthält einedritte Ausführungeiner metallisierten Membran 321, der RF-Einheit 520 unddes Verbindungsstücks 420.Es sei angemerkt, daß diedritte Ausführungder metallisierten Membran 321 der in früheren Figurendargestellten metallisierten Membran 321 ähnelt z.B.in Bezug darauf, daß sieals Teil der Antenne 490 dient, um elektrostatische Entladungzu verhindern. Der Ausgang des Verstärkers in der RF-Einheit 520 ist über das Verbindungsstück 420 direktmit der metallisierten Membran 321 gekoppelt. Es bestehtkeine Erdleitung zwischen der metallisierten Membran 321 undder RF-Einheit 520. In dieser Ausführung umfaßt die Antenne 490 diemetallisierte Membran 321, welche als eine Peitschen- oder Dipolantennefungiert. Die Peitschenantenne der Antenne 490 erzeugtein elektrisches Feld, von welchem RF-Signale zu einem dem Host-Datenverarbeitungssystem 120 gemäß elektromagnetischer Übertragungsprinzipienzugeordneten Empfänger-Teilsystem übermitteltwerden. Wie in früherenAusführungenkann die metallisierte Membran 321 jede geometrische Formoder jedes geometrische Muster annehmen, solange die Erfordernisse für optimale Antennenleistung,z.B. eine Polygonoberfläche,ein Netzmuster, ein Dipol, eine Spirale oder ähnliches, erfüllt sind.
    [0063] Gemäß einem weiteren Aspekt dervorliegenden Erfindung kann ein kabelloses Gerät ein Time-Sharing-Verfahreneinrichten um sicherzustellen, daß die elektromagnetischen Felderder Keyswitch-Funktionen und der Antenne 490 keine gegenseitigenStörungenauslösen.Beispiele solcher Verfahren werden ausführlich in der anhängigen U.S. Patentanmeldung10/112,285 beschrieben, welche hiermit in ihrer gesamten Fassungunter Bezugnahme eingegliedert wird. Allgemein gesehen beschränkt einRegler die Übertragungvon RF-Signalen, währendein Nutzer erfindungsgemäß einem Keyswitch-Matrixteilsystem 315 zugeordneteTasten oder Knöpfedrückt.Indem die Übertragungvon RF-Signalen in Bezug auf die Zeiten der Keyswitch-Aktivität beschränkt wird,wird der Umfang und das Ausmaß derStörungenzwischen der doppelten Nutzung des Keyswitchsystems 300 minimiert,oder zumindest leicht als Störungidentifiziert.
    [0064] 9 veranschaulichtden Teil des Keyswitch-Matrixsystems 315, welcher mit einer Reglereinheit 720 innerhalbder drahtlosen Tastatur 110 gemäß einer Ausführung dervorliegenden Erfindung gekoppelt ist. Die Reglereinheit 720 kanneine RF-Einheit 520 enthalten oder mit dieser gekoppelt sein.Die Reglereinheit umfaßteine Micro-Reglereinheit ("MCU", micro controllerunit) 530 sowie eine Schalteinheit 730. Die MCU 530 istmit der RF-Einheit 520 und der Schalteinheit 730 gekoppelt.Die Schalteinheit 730 ist auch mit den Reihen 460a bzw. Spalten 460b inder elektrischen Matrix 460 des Keyswitch-Matrixteilsystems 315 gekoppelt.Die RF-Einheit 520 ist außerdem mit der Antenne 490 gekoppelt.
    [0065] Die Schalteinheit 730 kannaus Hardware, Software (z.B. Firmware) oder einer Kombination darausbestehen. Die Schalteinheit 730 ist so konzipiert, daß sie regelt,ob die RF-Einheit 520 dieAntenne 490 beladen kann oder regelt, ob die MCU 530 die elektrischeMatrix 460 abtasten kann. In dieser Ausführung istdie Schalteinheit 730 so gestaltet, daß sie die RF-Einheit 520 ineinem ausgeschalteten „OFF" (bzw. STANDBY oderSLEEP) Zustand hält,solange die MCU 530 die elektrische Matrix 460 abtastet,und ist so entworfen, daß siedie Verbindung zur elektrischen Matrix 460 unterbricht,wenn sich die RF-Einheit 520 in einem eingeschalteten „ON" (einschließlich WAKEoder START) Zustand befindet..
    [0066] In einer Ausführung, wie in 9 veranschaulicht, schaltet die MCU 530 unddie Schalteinheit 730 die RF-Einheit 520 nichtein, um die Antenne 490 beladen zu können, wenn eine Taste 215y auf derRF-Tastatur 110 gedrücktist. In dieser Ausführungwird der Strom kreis in der elektrischen Matrix 460 durchKoppelung der entsprechenden Reihen 460a und Spalten 460b aneiner der gedrücktenTaste 215y zugeordneten Schaltstelle 570y geschlossen.Der elektrische Strom von dem gebildeten geschlossenen Kreis fließt durchdie Schalteinheit 730 zur MCU 530.
    [0067] Der in 9 dargestellteMechanismus kann wahlweise angewendet werden, um die Störschleife, dieals Folge einer gedrücktenTaste und Koppelung einer bestimmten Reihe 460a mit einerSpalte 460b an einer Schaltstelle 570 entstehenkann, zu verhindern. Diese Störschleifewird mit der Schalteinheit 730 unterbrochen (oder aufgehoben).Somit besteht kein Bedarf, auf ein Lösen der gedrückten Tastezu warten, bevor die RF-Einheit 520 eingeschaltet und dieAntenne 490 geladen wird. Wenn die MCU 530 einegedrückteTaste 215 (oder Tastenänderung) feststellt,trennt somit die MCU 530 die elektrische Matrix 460 undschaltet die RF-Unit 520 ein (ON). Die RF-Einheit 520 lädt die Antenne 490 zur Übertragung derRF-Signale. Die MCU 530 stellt dann die Verbindung zurelektrischen Matrix 460 wieder her und nimmt den Abtastprozeß der elektrischenMatrix 460 auf, um die nächste gedrückte Taste 215 zubestimmen.
    [0068] 10 veranschaulichteine Ausführungeines Verfahrens zur Übermittlungvon Funkfrequenzsignalen gemäß der vorliegendenErfindung. Um die Beschreibung zu erleichtern, wird das Verfahrenunter Bezugnahme auf die oben erklärte MCU 530, RF-Einheit 520 undelektrische Matrix 460 beschrieben.
    [0069] Das Verfahren beginnt 910 miteiner eingeschalteten (oder verbundenen) 920 Schalteinheit 730 undelektrischen Matrix 460 des Keyswitch-Matrixteilsystems 315,um die Eingabe eines Nutzers überdie Tasten 215 der RF-Tastatur 110 anzunehmen.Die MCU 530 tastet 930 die elektrische Matrix 460 auf einestattfindende Veränderung(z.B. Durchgangschließeneines offen elektrischen Schaltkreises, einer zusätzlichengedrücktenTaste 215, oder einer gelösten Taste 215) ab.Insbesondere tastet 930 die MCU 530 die elektrischeMatrix 460 ab um festzustellen, ob Schaltstellen 570 ausgelöst wurden.Solange das Verfahren zur Bestimmung 940 der Auslösung derSchaltstellen 570 stattfindet, scannt 930 dieMCU 530 weiterhin die elektrische Matrix 460
    [0070] Wenn die MCU 530 feststellt 940,daß eine Schaltstelle 570 ausgelöst wurde,schaltet die MCU 530 die elektrische Matrix 460 aus(oder unterbricht die Verbindung) 950. Informationen in Bezug aufden geändertenZustand der Taste 215 werden zur RF-Einheit 520 mitmöglichstwenig Verzug geschickt, so daß dieserProzeß unverzüglich erscheint,d.h. im we sentlichen zeitgleich. In einer Ausführung kann die elektrischeMatrix 460 insbesondere mit einem Teilschaltsystem, z.B.der oben beschriebenen Schalteinheit 730, abgeschaltenwerden. Die MCU 530 erzeugt 960 ein kodiertesDatensignal, welches die Information zur drahtlosen Übertragungvorbereitet. Die MCU 530 schaltet die RF-Einheit 520 ein(ON) und sendet das kodierte Datensignal zur RF-Einheit 520.Unter Verwendung eines RF-Modulationsschemas erzeugt 970 die RF-Einheit 520 einRF-Datensignal (oder RF-Signal) aus dem beiliegenden Datensignalund lädtdie Antenne der Antenne 490. Das RF-Signal wird dann zumEmpfang von einer dem Hostcomputersystem 120 zugeordnetenSender/Empfängereinheitoder Empfänger übertragen 980.Das Verfahren ermöglichtes der MCU 530, die elektrische Matrix 460 über dieSchalteinheit 730 wieder zu verbinden 920 oder dasVerfahren endet 990.
    [0071] 11 veranschaulichteine Ausführungeines Verfahrens zum Empfang von Funkfrequenzsignalen gemäß der vorliegendenErfindung. Zur Erleichterung der Beschreibung wird das Verfahrenunter Bezug auf die oben erwähnteMCU 530, die RF-Einheit 520 und die elektrischeMatrix 460 erklärt.
    [0072] Zu Beginn 1010 des Verfahrensbestimmt 1020 die MCU 530, ob sich die RF-Tastatur 110 ineinem Empfangszustand befindet. Sollte ihr Betrieb nicht im Empfangszustandsein, kann sie sich in einem Übertragungszustandwie in Bezug auf 9 beschriebenbefinden. Wird die RF-Tastatur 110 in einem Empfangszustandbetrieben, schaltet 1030 die MCU 530 die elektrischeMatrix 460 des Keyswitch-Matrixteilsystems 315 abund schaltet die RF-Einheitein (ON).
    [0073] Die RF-Einheit 520 empfängt RF-Signale (oderRF-Datensignale) 1040, welche die entsprechende elektromagnetischeStörung(z.B. elektrischer Strom) in der Antenne 490 nach Übertragung durchein Übermittlungsgerät, z.B.einem dem Hostcomputersystem 120 zugeordneten Sender/Empfänger, verursachten.Die RF-Einheit 520 und die MCU 530 verarbeiten 1050 danndie empfangenen RF-Signale entsprechend. Das Verfahren geht dannweiter, indem die MCU 530 die RF-Einheit 520 ineinen ausgeschalteten (OFF) Zustand schaltet (z.B. durch Schaltender RF-Einheit 520 in einen STANDBY Modus) und die elektrischeMatrix 460 wieder zuschaltet. Das Verfahren kann dann wiederzum Schritt zurückkehren,in welchem es bestimmt, ob sich die RF-Tastatur 110 ineinem Empfangszustand befindet. Alternativ endet 1060 dasVerfahren.
    [0074] Die vorliegende Erfindung bietetFlexibilität beimBetrieb der RF-Tastatur in verschiedenen Zuständen, einschließlich alsein Gerät,das nur zur Übermittlungvon Daten be stimmt ist. In einer alternativen Ausführung kannsich die RF-Tastatur 110n zwischen einem Empfangszustand(bzw. Rx) und einem Übertragungszustand(bzw. Tx) hin und her bewegen, sowohl zum Quittungsverkehr von Datenals auch um die Möglichkeitzum Abtasten des Hintergrunds der Keyswitch-Matrix 315 zubieten. In einer weiteren Ausführungkann die RF-Tastatur so gestaltet sein, daß die Übermittlung bzw. der Empfangin vorgegeben Abständenstattfindet.
    [0075] Die vorliegende Erfindung enthält vorteilhafterweisezumindest teilweise eine Antenne 490 in einer metallisiertenMembran 321, indem leitfähige Tinte auf der metallisiertenMembran 321 durch Druck, Überzug oder anderweitiger Ablagerungzur Gestaltung der gewünschtengeometrischen Form, wie z.B. Ebenen, Schleifen, Netze, Spiralen,Dipole sowie anderweitige Formen, die zur Veränderung oder Verbesserung derBetriebsparameter der jeweiligen gebildeten Antenne verwendet werden,aufgebracht wird. So ist zum Beispiel eine Antenne 490 inden Lagen einer Membran-Keyswitch-Matrix 315 für eine RF-Tastatur 110 enthalten.Dies bietet den Vorteil, eine günstige,leistungsfähigeAntenne anbieten zu können,indem die Antenne in einer Schleifenanordnung, welche so gestaltetsein kann, daß sieder Antenne eine großeAntennenschleife bietet, gedruckt ist. Die große Antennenschleife bietetdie Möglichkeit zureffizienten Nutzung eines Niederfrequenz-Kommunikationskreises,z.B. einem RF-Sender bzw. Empfängermit Betrieb bei 27 MHz, innerhalb des drahtloses Geräts, z.B.einer Tastatur, Maus, einem Tastenfeld, PDA, einer Kamera oder ähnlichem.Der Niederfrequenz-Kommunikationskreis trägt zu einer niederen Leistungsaufnahme,erhöhtenBatteriehaltbarkeit sowie reduzierten Konstruktions- und Herstellungskostenfür dasDrahtlosgerätbei. Die größere Effizienzerhöhtdie Betriebsflexibilitätund -freiheit, welche bei Niederfrequenz-Kommunikationskreisen begrenztist.
    [0076] Obwohl bestimmte Ausführungenund Anwendungen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschriebenwurden, sollte die Erfindung nicht als auf genau diese hiermit offenbartenAusführungenbeschränktangesehen werden. Ein Fachmann wird aus der folgenden Beschreibungunweigerlich erkennen, daß Alternativausführungender hiermit offenbarten Strukturen und Verfahren angewandt werdenkönnen,ohne dabei von den Prinzipien der hiermit offenbarten vorliegendenErfindung abzuweichen. Diese Modifikationen und Variationen können beider hiermit erfindungsgemäß offenbarten Anordnung,dem Betrieb und den Details des Verfahrens und Geräts stattfinden,ohne dabei von der Idee und dem Umfang der Erfindung, wie in denangehängtenAnsprüchenbeschrieben, abzuweichen.
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Eine Vorrichtung zur Anwendung in einem drahtlosenGerät,die folgendes enthält: einAntennenteil, das so gestaltet ist, daß es mit einem drahtlosen Sendergekoppelt werden kann, wobei das Antennenteil weiterhin zur elektromagnetischen Übertragungeines Signals vom drahtlosen Sender gestaltet ist; und einemetallisierte Membran eines Keyswitch-Matrixsystems, wobei die metallisierteMembran eine Oberflächeaufweist, die eine erste geometrische mit leitfähiger Tinte bedruckte Formhat, wobei die erste geometrische Form so gestaltet ist, daß sie mitdem Antennenteil gekoppelt werden kann.
    [2] Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erstegeometrische Form, welche auf die metallisierte Membran gedrucktist, eine Masseplatte enthält.
    [3] Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobeidas Antennenteil so gestaltet ist, daß es eine Antennenschleifebildet.
    [4] Die Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobeidas Signal dem Drücken einerTaste entspricht, wobei das Signal im Keyswitch-Matrixsystem erzeugtwird, indem leitfähigeLeiterbahnen auf ein Drückender Taste hin elektrisch gekoppelt werden.
    [5] Die Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobeidie metallisierte Membran eine der oberen, mittleren oder unterenMembran in einem dreilagigen Keyswitch-Matrixsystem ist.
    [6] Die Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, welcheweiterhin eine zweite metallisierte Membran enthält, die eine zweite geometrischemit leitfähigerTinte bedruckte Form hat, wobei die zweite geometrische Form mitder ersten geometrischen Form gekoppelt ist und so gestaltet ist,daß siewenigstens einen Teil einer Antenne bildet.
    [7] Die Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobeidas drahtlose Geräteine Tastatur, eine Maus, eine Digitalkamera, eine Joystick oderein Game Pad ist.
    [8] Eine Vorrichtung zur Anwendung in einem drahtlosenGerät,die folgendes enthält: Mittelzur Übertragungvon elektromagnetischer Energie durch Koppelung mit einem drahtlosenSender, und Mittel zur elektrischen Erdung, gestaltet zur Koppelungmit einem Funkfrequenzübertragungssystem, wobeidas Mittel zur elektrischen Erdung auf einer Membran eines Keyswitch-Matrixsystemsgedruckt ist und mit dem Übertragungsmittelgekoppelt ist.
    [9] Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das Übertragungsmittelso gestaltet ist, daß eseine Ringantenne bildet.
    [10] Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobeidas Funkfrequenzübertragungssystemeinen Sender, einen Empfängeroder eine Sender/Empfängereinheitenthält.
    [11] Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8, 9 oder 10, wobeidas Keyswitch-Matrixsystem innerhalb einer Tastatur, Maus, Digitalkamera,eines Joysticks oder Game Pads liegt.
    [12] Ein Verfahren zur Herstellung von Antennenkomponentenauf einem Membran-Keyswitch-Satz, welchermehrere Membrane enthält,wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Aufdruck einer geometrischenForm mit einer elektrisch leitfähigenDruckersubstanz auf eine Oberflächeeiner der Membrane, wobei die geometrische Form eine Masseplatte bildet;und elektrische Koppelung der gedruckten geometrischen Form mitmindestens einer Antennenkomponente.
    [13] Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Aufdruckein Siebdruck-, Tintenstrahldruck- und Laserdruckverfahren umfaßt.
    [14] Das Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobeidie elektrisch leitfähigeDruckersubstanz eine metallische Tinte ist.
    [15] Das Verfahren gemäß Anspruch 12, 13 oder 14,wobei die geometrische Form ein Netz oder eine kontinuierliche Polygonfläche ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN1553302A|2004-12-08|
    US20040233172A1|2004-11-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-08-19| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-11-15| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    2008-05-15| 8170| Reinstatement of the former position|
    2008-06-05| 8165| Unexamined publication of following application revoked|
    优先权:
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