КОМПЬЮТЕРНАЯ КЛАВИАТУРА (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Полезная модель относится к вариантам компьютерной клавиатуры.
Уровень техники
В современных компьютерных клавиатурах на верхней части отдельных клавиш зачастую размещают дисплей, что дает пользователю такой клавиатуры множество удобств и обеспечивает клавиатуре дополнительные функции.
В настоящее время известны различные клавиатуры, содержащие клавиши с дисплеем, и способы их сборки.
Так, в заявке США №2005/0001820 (опубл. 06.01.2005) описана клавиатура и способ ее сборки, когда каждая клавиша вставляется в свое гнездо в печатной плате и имеет снизу идентификационные штыри для того, чтобы клавиши можно было менять, например, для работы с алфавитом, отличным от традиционного.
Заявка Кореи №950001730 (опубл. 28.02.1995) описывает клавиатурный блок, в котором функции клавиш подсвечиваются снизу.
В заявке США №2005/0110762 (опубл. 26.05.2005) описана клавиатура с изменяемым клавишным дисплеем. Это обычная клавиатура, дополненная несколькими клавишами с ЖК дисплеем каждая, причем дисплей в этих клавишах перемещается вместе с клавишей в процессе ее нажатия.
В международной заявке WO 2006/113827 (опубл. 26.10.2006) раскрывается клавиатура, в которой каждая клавиша имеет дисплей внутри своего колпачка и плунжер в нижней части для активации контактора. В частности, в этом документе показано выполнение колпачка клавиши. При этом дисплей в колпачке клавиши соединяется с печатной платой всей клавиатуры гибким шлейфом.
Общим недостатком всех указанных выше конструкций является то, что дисплей в них устанавливается именно на головке клавиши, а, значит, перемещается вместе с ней. Вследствие этого даже самый гибкий шлейф, соединяющий этот дисплей с неподвижной печатной платой, подвергается постоянным механическим нагрузкам, что неизбежно приводит к механическим повреждениям этого шлейфа. Использование переходной платы в полезной модели РФ №59282 (опубл. 10.12.2006) переносит этот недостаток со шлейфа самого дисплея на шлейф от переходной платы, но не устраняет саму подвижность дисплея.
Выходом из положения было бы использование неподвижного дисплея под прозрачным колпачком клавиши, как это предлагается в патенте США №4551717 (опубл. 05.11.1985). Однако этот документ лишь предлагает
упрощенную схему такой клавиши, но не дает никаких конструктивных подробностей воплощения ни самой клавиши, ни содержащей такие клавиши клавиатуры.
Сущность полезной модели
Цель настоящей полезной модели, таким образом, состоит в получении компьютерной клавиатуры, в клавишах которой дисплеи были бы неподвижны при нажатии на верхнюю часть такой клавиши, что дало бы повышенную надежность ее функционирования. Кроме того, цель настоящей полезной модели состоит в получении компьютерной клавиатуры, клавиши которой можно оперативно заменять на другие клавиши.
Для достижения указанного технического результата в качестве первого объекта настоящей полезной модели предлагается компьютерная клавиатура, содержащая: содержащая корпус для размещения в нем печатной платы с клавишами, печатную плату для размещения на ней клавиш, и клавиши, каждая из по меньшей мере части которых включает в себя: микровыключатель, предназначенный для установки на печатной плате и имеющий пазы на верхней стороне своего толкателя; основание, предназначенное для установки на печатной плате над микровыключателем и для размещения дисплея на этом основании и содержащее соответствующие контакты для подключения шлейфных выходов дисплея и для соединения с печатной платой; опциональный дисплей, предназначенный для установки
на основании; колпачок, имеющий верхнюю прозрачную крышку, предназначенную для размещения над дисплеем, и нижнюю крышку, имеющую снизу соответствующие выступы, предназначенные для фиксации колпачка в пазах толкателя микровыключателя; при этом верхняя прозрачная крышка имеет верхнюю прозрачную стенку и неразъемно соединенные с ней боковые стенки, выполненные со всех боковых сторон, причем по меньшей мере две из противоположных боковых стенок имеют на своих нижних краях ушки с прорезями, а нижняя крышка имеет на противоположных краях фиксаторы для введения в эти прорези, при этом боковые стенки имеют высоту, достаточную для размещения под этим колпачком экрана дисплея при установке дисплея на основании, с обеспечением срабатывания микровыключателя при нажатии на верхнюю прозрачную крышку.
Для достижения того же технического результата в качестве второго объекта настоящей полезной модели предлагается компьютерная клавиатура, содержащая корпус для размещения в нем печатной платы с клавишами, печатную плату для размещения на ней клавиш, и клавиши, каждая из по меньшей мере части которых включает в себя: микровыключатель, предназначенный для установки на печатной плате и имеющий пазы на верхней стороне своего толкателя; основание, предназначенное для установки на печатной плате над упомянутым микровыключателем и для размещения дисплея на этом основании и содержащее соответствующие контакты
для подключения шлейфных выходов дисплея и для соединения с печатной платой; опциональный дисплей, предназначенный для установки на основании; колпачок, имеющий верхнюю прозрачную крышку, предназначенную для размещения над дисплеем, и нижнюю крышку, имеющую снизу соответствующие выступы, предназначенные для фиксации колпачка в пазах толкателя микровыключателя; при этом верхняя прозрачная крышка и нижняя крышка колпачка неразъемно соединены стенкой, выполненной с по меньшей мере одной боковой стороны и имеющей высоту, достаточную для размещения под этим колпачком экрана дисплея при установке дисплея на основании, с обеспечением срабатывания микровыключателя при нажатии на верхнюю прозрачную крышку.
Особенностью клавиши по любому из указанных объектов полезной модели является то, что дисплей может быть выполнен как жидкокристаллическим, так и по технологии органических светодиодов.
Другая особенность клавиши по первому из указанных объектов полезной модели состоит с том, что все составляющие колпачка могут быть выполнены из прозрачного материала, но не зацело, поскольку колпачок состоит из двух частей. В клавише по второму из указанных объектов полезной модели все составляющие также могут быть выполнены из прозрачного материала, причем зацело.
Еще одной особенностью клавиши по любому из указанных объектов полезной модели является то, что основание может иметь
соответствующие стойки для установки на разъемах, установленных на печатной плате, причем суммарная высота этих стоек и разъемов при установке на них основания достаточна для размещения микровыключателя с колпачком, выступы нижней крышки которого установлены в пазах толкателя микровыключателя, в отсутствие нажатия на верхнюю прозрачную крышку. При этом на основании выполнены соответствующие контакты для подключения шлейфных выводов дисплея, а соединение с печатной платой обеспечивается посредством контактов, расположенных в стойках и ответных контактам разъемов.
Еще одной особенностью клавиши по первому из указанных объектов полезной модели является то, что в качестве направляющих для колпачка при его перемещении в процессе нажатия могут служить боковые края основания, обращенные ко всем стенкам колпачка. Либо же по периметру дисплея и основания может быть установлена металлическая рамка для лучшей фиксации дисплея на основании, при этом в качестве направляющих для колпачка при его перемещении в процессе нажатия служат все боковые края этой рамки.
В клавише по второму из указанных объектов полезной модели все боковые края основания, обращенные к стенке колпачка, могут служить в качестве направляющих для колпачка при его перемещении в процессе нажатия. Либо же по периметру дисплея и основания может быть установлена металлическая рамка для лучшей фиксации дисплея на основании,
при этом боковые края этой рамки, обращенные к стенке колпачка, служат в качестве направляющих для колпачка при его перемещении в процессе нажатия.
Наконец, следует отметить, что каждая из клавиш предназначена для формирования заранее заданного сигнала управления для управления соответствующим процессорным устройством.
Краткое описание чертежей
Полезная модель иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые или сходные элементы.
Фиг.1 показывает примерный вид компьютерной клавиатуры, пригодной для воплощения настоящей полезной модели.
Фиг.2 показывает вид в изометрии конструктивного выполнения клавиши по первому варианту настоящей полезной модели.
Фиг.3 показывает вид в изометрии микровыключателя, установленного на печатной плате, для клавиши по фиг.2.
Фиг.4 показывает вид в изометрии прозрачного колпачка для клавиши по фиг.2.
Фиг.5 показывает вид клавиши по фиг.2 в разобранном состоянии.
Фиг.6 показывает вид в изометрии возможного конструктивного выполнения клавиши по второму варианту настоящей полезной модели.
Фиг.7 показывает вид сверху в изометрии верхней крышки прозрачного колпачка для клавиши по фиг.6.
Фиг.8 показывает вид снизу в изометрии нижней крышки прозрачного колпачка для клавиши по фиг.6.
Фиг.9 показывает вид клавиши по фиг.6 в разобранном состоянии.
Подробное описание полезной модели
В данной заявке термины «верх», «низ», «высота» и т.п. относятся к конструкции клавиш, установленных на горизонтально расположенной печатной плате компьютерной клавиатуры. Под «компьютерной клавиатурой» в данной заявке понимается клавиатура любого устройства, содержащего по меньшей мере процессор и память, взаимосвязанные для осуществления их совместного функционирования.
На фиг.1 показана примерная компьютерная клавиатура, обозначенная в целом позицией 10, содержащая обычные алфавитно-цифровые клавиши 11, функциональные клавиши 12 и дисплейные клавиши 13. Все клавиши устанавливаются на печатной плате (не показано) и размещаются в корпусе 14.
На фиг.2 приведен вид в изометрии конструктивного выполнения клавиши по первому варианту настоящей полезной модели, обозначенной в целом позицией 20. Эта клавиша 20 содержит основание 21, которое устанавливается на печатной плате 22 компьютерной клавиатуры 10. На фиг.2
показана только та часть печатной платы 22, на которой размещается клавиша 20. Основание 21 может быть изготовлено из любого подходящего диэлектрика, например, фольгированный стеклотекстолит.
На верхней части основания 21 устанавливается дисплей 23. Для этого на верхней поверхности основания 21 имеются соответствующие контакты 25 для подключения шлейфов 24 дисплея 23. В качестве дисплея 23 можно использовать жидкокристаллический дисплей (ЖКД), который может быть, например, суперзакрученным нематическим (СЗН) (STN) ЖКД, пленочно-компенсированным суперзакрученным нематическим (ПСЗН) (FSTN) ЖКД или тонкопленочным транзисторным (ТПТ) (TFT) ЖКД. Однако допустимо применять и дисплеи иного типа, например, органические светодиодные (OLED) и т.д. Нижняя поверхность основания 21 имеет стойки 26, предназначенные для установки на разъемах 27 печатной платы 22 (см. фиг.3). Требования к высоте стоек 26 и разъемов 27 изложены ниже.
Под основанием 21 на печатной плате 22 устанавливается микровыключатель 28, общий вид которого показан отдельно на фиг.3. В качестве микровыключателя 28 в данной полезной модели можно использовать микровыключатель, серийно выпускаемый фирмой Cherry key ML Series. Этот микровыключатель 28 имеет в верхней части своего толкателя 31 пазы 32, назначение которых раскрывается дальше. На фиг.3 показаны также установленные на печатной плате 22 разъемы 27.
Конструкция клавиши 20 (см. фиг.2) включает в себя также колпачок 40, общий вид которого показан отдельно на фиг.4. Этот колпачок 40 имеет верхнюю прозрачную крышку 41 и нижнюю крышку 42, которые неразъемно соединены стенкой 43. Стенка 43 должна иметь такую высоту, которая будет достаточной, чтобы не мешать устанавливать колпачок 40 поверх основания 21 с размещенным на нем дисплеем 23. Стенка 43 может быть выполнена хотя бы с одной боковой стороны. В общем случае протяженность стенки 43 по трем смежным боковым сторонам такова, чтобы не упираться в стойки 27 основания 21. Соответственно, нижняя крышка 42 колпачка 40 должна иметь такую форму, чтобы не касаться стоек 27.
Верхняя прозрачная крышка 41 и нижняя крышка 42 практически компланарны экрану дисплея 23 при его размещении на основании 21. В нижней крышке 42 имеются снизу выступы 44 для фиксации колпачка 40 в пазах 32 толкателя 31 микровыключателя 28 (см. фиг.3). Все составляющие (41-44) колпачка 40 могут быть выполнены зацело из прозрачного материала, хотя вполне возможно выполнить верхнюю крышку 41 и нижнюю крышку 42 с выступами 44 по отдельности, а затем приклеить или приварить их к стенке 43. В качестве прозрачного материала для верхней прозрачной крышки 41 можно использовать поликарбонат, кварцевое стекло, сапфировое стекло, органическое стекло, либо любой иной прозрачный материал достаточной прочности, чтобы противостоять нажимным и даже ударным нагрузкам, которые пользователь может прикладывать к клавише
20. Такой же материал можно использовать и для нижней крышки 42 и (или) стенки 43, хотя это и не обязательно. Нижняя крышка 42 и (или) стенка 43 могут быть и непрозрачными из любого подходящего пластика или иного материала. Боковые края основания 21, обращенные к стенке 43 колпачка 40, служат в качестве направляющих для колпачка 40 при его перемещении в процессе нажатия. Поскольку стенка 43 при нажатии на верхнюю прозрачную крышку 41 перемещается относительно основания 21, неизбежно возникновение трения между стенкой 43 и основанием 21. Поэтому материал, из которого изготавливается стенка 43, должен быть в достаточной степени стоек к истиранию и в то же время он должен иметь низкий коэффициент трения скольжения. Кроме того, с внутренней стороны стенки 43 могут быть предусмотрены треугольные в поперечном сечении вертикальные выступы, минимизирующие трение колпачка 40 при его перемещении вверх-вниз.
Колпачок 40, как уже сказано, предназначен для перемещения вверх-вниз, чтобы обеспечить срабатывание микровыключателя 28 клавиши 20 при нажатии на нее. Следовательно, суммарная высота стоек 26 и разъемов 27 должна быть достаточной для размещения микровыключателя 28 с колпачком 40, у которого выступы 44 нижней крышки 42 установлены в пазах 32 толкателя 31 микровыключателя 28, когда отсутствует нажатие на верхнюю прозрачную крышку 41. При этом соединение основания 21 с печатной
платой 22 обеспечивается посредством контактов, расположенных в стойках 26 и ответных контактам разъемов 27.
Для лучшей фиксации дисплея 23 на основании 21 по периметру дисплея 23 и основания 21 может быть установлена металлическая рамка (не показано), при этом в качестве направляющих для колпачка 40 при его перемещении в процессе нажатия служат боковые края этой рамки, обращенные к стенке 43 колпачка 40.
На фиг.5 показан процесс сборки клавиши 20.
Сначала подключают шлейфы 24 дисплея 23 к соответствующим контактам 25 основания 21. После этого прикрепляют дисплей 23 к основанию 21, например, с помощью клея, хотя, если в корпусе дисплея 23 имеются соответствующие отверстия, прикрепление возможно и с помощью винтов или шурупов. Последняя возможность особенно предпочтительна в случае, когда дисплей 23 является опциональным и может сначала отсутствовать, а устанавливаться пользователем уже после приобретения компьютерной клавиатуры 10.
Независимо от этих этапов (перед ними, после них или одновременно с ними) прикрепляют микровыключатель 28 к печатной плате 22. Технология установки и крепления микровыключателя 28 определяется конкретным используемым типом микровыключателя. Затем выступы 44 нижней крышки 42 колпачка 40 вставляют в соответствующие пазы 32 толкателя 31 микровыключателя 28.
На следующем этапе размещают основание 21 с (опционально) установленным на нем дисплеем 23 на печатной плате 22 над микровыключателем 28. При этом соединяют соответствующие контакты основания 21 с ответными контактами печатной платы 22 (даже если на основании 21 не установлен дисплей 23). Эту установку основания 21 на печатной плате 22 выполняют путем присоединения стоек 26 основания 21 к разъемам 27 на печатной плате 22.
На этапе прикрепления дисплея 23 к основанию 21 может дополнительно осуществляться размещение металлической рамки по периметру дисплея 23 и основания 21 для лучшей фиксации дисплея 23 на основании 21. Боковые края этой рамки, как уже отмечено, служат в качестве направляющих для колпачка 40 при его перемещении в процессе нажатия.
В результате клавиша 20 имеет опциональный неподвижный дисплей 23, что резко повышает надежность, а, следовательно, и срок службы такой клавиши, т.к. шлейфы 24 дисплея 23 остаются неподвижными в процессе функционирования клавиши.
Кроме того, такая дисплейная клавиша (позиция 13 на фиг.1) может быть легко заменена при необходимости. Для этого достаточно извлечь всю конструкцию клавиши 20 из печатной платы 22, т.е. освободить стойки 26 из разъемов 27, а выступы 44 - из пазов 32 толкателя 31 соответствующего микровыключателя 28, и заменить ее на другую, вставив выступы 44 в пазы 32 и одновременно вставив стойки 26 в разъемы 27.
Клавиша по второму варианту настоящей полезной модели иллюстрируется на фиг.6. Эта клавиша, обозначенная в целом позицией 60, может иметь конструкцию, аналогичную как клавише 20 (фиг.2). Поэтому на фиг.6 для аналогичных элементов даны те же ссылочные позиции, что и на фиг.2, и далее их описание опущено. Новые же ссылочные позиции поясняются далее со ссылками на фиг.6-9.
Отличие клавиши 60 по второму варианту настоящей полезной модели заключается в выполнении ее прозрачного колпачка, обозначенного в целом на фиг.6 ссылочной позицией 65. Этот прозрачный колпачок 65, в отличие от прозрачного колпачка 40 по первому варианту осуществления, состоит из двух частей: верхней прозрачной крышки и нижней крышки.
На фиг.7 приведен вид сверху в изометрии верхней прозрачной крышки, обозначенной в целом позицией 70. Эта верхняя прозрачная крышка 70 клавиши 60 имеет верхнюю прозрачную стенку 71 и неразъемно соединенные с ней боковые стенки 73, выполненные со всех боковых сторон, причем по меньшей мере две из противоположных боковых стенок 73 имеют на своих нижних краях ушки 75 с прорезями 76, назначение которых раскрывается далее. Высота боковых стенок 73 выбирается точно так же, как и в клавише 20 (фиг.2).
На фиг.8 приведен вид снизу в изометрии нижней крышки 82, которая имеет снизу соответствующие выступы 84 для фиксации колпачка 65 в пазах 32 толкателя 31 микровыключателя 28, как это имеет место и для
первого варианта клавиши по фиг.2. Однако, в отличие от случая клавиши 20, нижняя крышка 82 имеет на своих противоположных краях фиксаторы 87 со скошенными верхними гранями, предназначенные для введения в прорези 76 ушек 75.
В качестве прозрачного материала для колпачка 65 (по меньшей мере для его верхней прозрачной крышки 70) может быть выбран любой из материалов, указанных выше для верхней прозрачной крышки 40 клавиши 20. Ушки 75 могут упруго отгибаться при введении в их прорези 76 фиксаторов 87 нижней крышки 82. За счет этого осуществляется надежная фиксация верхней прозрачной крышки 70 и нижней крышки 82. Тогда при желании верхняя прозрачная крышка 70 колпачка 65 может быть легко снята и установлена обратно.
На фиг.9 показан процесс сборки клавиши 60.
Сначала прикрепляют микровыключатель 28 к печатной плате 22. Затем вставляют выступы 84 нижней крышки 82 колпачка 65 в соответствующие пазы 32 толкателя 31 микровыключателя 28. Далее подключают шлейфы 24 дисплея 23 к соответствующим контактам 25 (не показаны на фиг.9, см. фиг.6) основания 21, после чего прикрепляют дисплей 23 к основанию 21. Все эти этапы выполняют так же, как описано выше для клавиши 20 (фиг.2, 5).
После этого размещают основание 21 с установленным на нем дисплеем 23 на печатной плате 22 над микровыключателем 28 с установленной
на его толкателе 31 нижней крышкой 82 колпачка 65 и соединяют соответствующие контакты основания 21 с ответными контактами печатной платы 22 путем вставления стоек 26 в разъемы 27 на печатной плате 22. Вслед за этим устанавливают верхнюю прозрачную крышку 70 над дисплеем 23, вводя в прорези 76 ушек 75 верхней прозрачной крышки 70 соответствующие фиксаторы 87 нижней крышки 82.
Как и для клавиш с колпачком 40 по первому варианту настоящей полезной модели, в клавишах с колпачком 65 по второму варианту настоящей полезной модели на этапе прикрепления дисплея 23 к основанию 21 может дополнительно осуществляться размещение металлической рамки (обозначенной ссылочной позицией 91 на фиг.9) по периметру дисплея 23 и основания 21 для лучшей фиксации дисплея 23 на основании 21. Боковые края этой рамки служат в качестве направляющих для колпачка 65 при его перемещении в процессе нажатия.
Боковые стенки 73 и верхняя прозрачная стенка 71 могут выполнены зацело, хотя можно также выполнить верхнюю прозрачную стенку 71 и боковые стенки 73 из разных материалов, а затем приклеить или приварить верхнюю прозрачную стенку 71 к боковым стенкам 73. Нижнюю крышку 82 можно выполнить из любого подходящего материала, например, из того же материала, что и верхняя прозрачная крышка 70. В данном случае, как и ранее, необходимо учитывать трение между боковыми стенками 73 и основанием
21 или металлической рамкой, возникающее в процессе перемещения колпачка 65 при нажатии клавиши 60.
Как и для клавиш с колпачком 40 по первому варианту настоящей полезной модели, в клавишах с колпачком 65 по второму варианту настоящей полезной модели дисплей 23 тоже остается неподвижным в процессе функционирования клавиш, что повышает надежность и долговечность такой клавиши. Как и клавиши с колпачком 40 по первому варианту настоящей полезной модели, клавиши с колпачком 65 по второму варианту настоящей полезной модели могут быть легко заменены целиком. Однако рассмотренный второй вариант имеет дополнительное преимущество в том, что можно легко снять только верхнюю прозрачную крышку 70 колпачка 65, чтобы открыть доступ к основанию 21 с дисплеем 23, например, для удаления загрязнений с экрана последнего, либо даже для замены этого дисплея 23 или же установки дисплея 23 в том случае, когда клавиша 60 изначально была установлена на печатной плате 22 без опционального дисплея 23, который приобретен пользователем позднее.
Эта возможность дает то преимущество, что пользователь может самостоятельно изменять конфигурацию компьютерной клавиатуры 10. Если дисплейные клавиши 13 клавиатуры 10 первоначально были лишь частично снабжены дисплеями (скажем, только три верхних дисплейных клавиши 13 на фиг.1), а остальные такие клавиши использовались без дисплеев, пользователь может со временем по мере надобности приобретать отдельные
дисплеи и устанавливать их самостоятельно в других клавишах 13. Разумеется, печатная плата 22 должна быть снабжена всеми необходимыми средствами (проводниками и контактными площадками) для того, чтобы любая из дисплейных клавиш 13 могла использоваться с дисплеем.
Приведенная на фиг.1 конструкция компьютерной клавиатуры не является единственно возможной. Скажем, компьютерная клавиатура может состоять только из описанных в данной заявке клавиш с дисплеями, количество которых определяется пользователем.
Приведенное описание и чертежи служат только для иллюстрации настоящей полезной модели, но не для ограничения ее объема, который определяется прилагаемой формулой полезной модели с учетом возможных эквивалентов.