無(wú)控制器的快速觸感反饋鍵盤的制作方法
【專利說(shuō)明】無(wú)控制器的快速觸感反饋鍵盤
【背景技術(shù)】
[0001] 鍵盤是用于向各種計(jì)算設(shè)備提供輸入的重要和普遍的輸入機(jī)制。盡管開發(fā)了諸如 觸摸屏、語(yǔ)音識(shí)別和手勢(shì)識(shí)別的各種替代人類輸入技術(shù)，鍵盤和小鍵盤仍然是用于人類輸 入到計(jì)算設(shè)備的最常用設(shè)備。能夠W中到高速（即，大約每分鐘50字或W上)打字的大多數(shù) 訓(xùn)練有素的打字員傾向于依賴觸覺(jué)反饋（即，觸摸或觸感反饋），所述觸覺(jué)反饋向打字員指 示鍵已被壓下。具有可機(jī)械移動(dòng)的鍵的鍵盤(在本文中稱為"機(jī)械鍵盤"）通常通過(guò)向使鍵盤 的運(yùn)些彈黃加載的、可移動(dòng)的鍵致動(dòng)的用戶提供某種形式的自然發(fā)生的觸覺(jué)反饋而滿足了 該需要。例如，用于在傳統(tǒng)的機(jī)械鍵盤中提供觸覺(jué)反饋的一種普遍的機(jī)構(gòu)是每個(gè)鍵下面的 "屈曲彈黃"機(jī)構(gòu)，其當(dāng)用戶使鍵致動(dòng)時(shí)在來(lái)自用戶的手指的足夠的壓力下屈曲。彈黃的屈 曲引起卡扣動(dòng)作，運(yùn)向用戶提供了觸感感覺(jué)，W指示鍵已被致動(dòng)。
[0002] 隨著計(jì)算設(shè)備已隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而變得更小和更便攜，傳統(tǒng)的機(jī)械鍵盤已 變得不那么普遍，特別是對(duì)于具有較小的形狀因素的計(jì)算設(shè)備來(lái)說(shuō)。運(yùn)是因?yàn)?，機(jī)械鍵盤中 采用的技術(shù)可W提供對(duì)鍵盤的最大薄度的設(shè)計(jì)約束。關(guān)屯、他們的設(shè)備的便攜性的制造商已 經(jīng)通過(guò)開發(fā)不采用可機(jī)械移動(dòng)的鍵的替代鍵盤技術(shù)解決了運(yùn)個(gè)問(wèn)題。其結(jié)果是，具有所謂 的"非致動(dòng)"鍵的運(yùn)些鍵盤可W被制作得甚至比最薄的機(jī)械鍵盤更薄和更光滑（~3毫米 厚）。例如，壓敏鍵盤不需要可機(jī)械移動(dòng)的鍵或部分。因此，對(duì)壓敏鍵盤的厚度的主要約束是 鍵盤的部件層的用于提供結(jié)構(gòu)和感應(yīng)功能的材料。運(yùn)些替代鍵盤技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更便攜的計(jì)算 設(shè)備和鍵盤。
[0003] 然而，具有非致動(dòng)鍵（即，通常不機(jī)械致動(dòng)的鍵)的較薄的鍵盤不能提供觸感反饋。 使用運(yùn)樣的鍵盤的打字員只能在鍵的表面上感覺(jué)到他們的手指，但是無(wú)法感覺(jué)到鍵的任何 運(yùn)動(dòng)。在沒(méi)有觸覺(jué)反饋的情況下，訓(xùn)練有素的打字員變得不確定擊鍵是否被記錄，并且他們 被迫訴諸于通過(guò)檢查手指的放置的視覺(jué)反饋，運(yùn)會(huì)減慢打字速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本文描述的是用于在不使用控制器的情況下提供快速觸覺(jué)反饋的技術(shù)，該觸覺(jué)反 饋對(duì)于各個(gè)非致動(dòng)鍵(例如，薄鍵盤或者小鍵盤的鍵)來(lái)說(shuō)是本地的。觸覺(jué)反饋可W具有針 對(duì)被用戶按壓的單獨(dú)的鍵的模擬的"鍵點(diǎn)擊"反饋形式，W使得用于按壓鍵的手指感覺(jué)到觸 感感覺(jué)。觸覺(jué)反饋模仿機(jī)械鍵(例如，屈曲彈黃、彈出式圓頂鍵開關(guān)等）的觸感感覺(jué)，W給予 用戶他們已經(jīng)使可機(jī)械移動(dòng)的鍵致動(dòng)的感知。
[0005] 提供了本
【發(fā)明內(nèi)容】
，W便W簡(jiǎn)化的形式介紹下面在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的 一些構(gòu)思。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不是旨在標(biāo)識(shí)要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或者必要特征，也不是旨 在用于限制所要求保護(hù)的主題的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 參照附圖描述了【具體實(shí)施方式】。在附圖中，附圖標(biāo)記的最左側(cè)的數(shù)字標(biāo)識(shí)其中該 附圖標(biāo)記第一次出現(xiàn)的圖。不同圖中的相同附圖標(biāo)記指示相似或相同的項(xiàng)目。
[0007] 圖I示出了包括用于局部化觸覺(jué)反饋的壓電致動(dòng)器的示例致動(dòng)器開關(guān)的分解透視 圖。
[0008] 圖2A示出了致動(dòng)器開關(guān)的沿圖1的剖面線A-A的局部側(cè)視橫截面圖，其包括被配置 為響應(yīng)于觸摸壓力而彎曲的柔性膜。
[0009] 圖2B示出了在觸摸壓力被施加到柔性膜而引起膜電極接觸上側(cè)的壓電電極之后 的致動(dòng)器開關(guān)的沿圖1的剖面線A-A的局部側(cè)視橫截面圖。
[0010] 圖3示出了實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器開關(guān)的示例性計(jì)算設(shè)備。
[0011] 圖4示出了針對(duì)鍵盤的致動(dòng)器開關(guān)的輸入檢測(cè)的框圖。
[0012] 圖5示出了針對(duì)鍵盤的致動(dòng)器開關(guān)的輸入檢測(cè)的框圖。
[0013] 圖6示出了各種致動(dòng)器的開關(guān)的時(shí)序。
[0014] 圖7示出了包括用于局部化觸覺(jué)反饋的壓電致動(dòng)器的示例致動(dòng)器開關(guān)的分解透視 圖。
[0015] 圖8A示出了致動(dòng)器開關(guān)的沿圖7的剖面線A-A的局部側(cè)視橫截面圖，其包括被配置 為響應(yīng)于觸摸壓力而彎曲的柔性膜。
[0016] 圖8B示出了在觸摸壓力被施加到柔性膜而引起膜電極接觸上側(cè)的壓電電極之后 的致動(dòng)器開關(guān)的沿圖7的剖面線A-A的局部側(cè)視橫截面圖。
[0017] 圖9示出了鍵盤的鍵盤編碼器和致動(dòng)器開關(guān)的框圖。
[0018] 圖IOA示出了針對(duì)致動(dòng)器開關(guān)的輸入檢測(cè)的框圖。
[0019] 圖IOB示出了針對(duì)致動(dòng)器開關(guān)的輸入檢測(cè)的框圖。
[0020] 圖IOC示出了針對(duì)致動(dòng)器開關(guān)的輸入檢測(cè)的框圖。
[0021] 圖11示出了使用電容性開關(guān)并且包括用于局部化觸覺(jué)反饋的壓電致動(dòng)器的示例 致動(dòng)器開關(guān)的分解透視圖。
[0022] 圖12A示出了致動(dòng)器開關(guān)的沿圖11的剖面線A-A的局部側(cè)視橫截面圖，其包括被配 置為響應(yīng)于觸摸壓力而彎曲的柔性膜。
[0023] 圖12B示出了在觸摸壓力被施加到柔性膜而引起膜電極接觸上側(cè)的壓電電極之后 的致動(dòng)器開關(guān)的沿圖11的剖面線A-A的局部側(cè)視橫截面圖。
[0024] 圖13A示出了電容性基本鍵推動(dòng)檢測(cè)的框圖。
[0025] 圖13B示出了電容性基本鍵推動(dòng)檢測(cè)的框圖。
[0026] 圖14示出了包括用于局部化觸覺(jué)反饋的壓電致動(dòng)器的示例致動(dòng)器開關(guān)的分解透 視圖。
[0027] 圖15A示出了致動(dòng)器開關(guān)的沿圖14的剖面線A-A的局部側(cè)視橫截面圖，其包括被配 置為響應(yīng)于觸摸壓力而彎曲的柔性膜。
[0028] 圖15B示出了在觸摸壓力被施加到柔性膜之后的致動(dòng)器開關(guān)的沿圖14的剖面線A-A的局部側(cè)視橫截面圖。
[0029] 圖16示出了在實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)反饋組件的鍵盤上提供的局部化觸覺(jué)反饋。
[0030] 圖17是提供根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)方式的觸覺(jué)反饋的示例過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 除其它方面之外，本公開內(nèi)容的實(shí)施例針對(duì)用于在不使用控制器的情況下提供快 速觸覺(jué)反饋的技術(shù)和系統(tǒng)，該觸覺(jué)反饋對(duì)于物理鍵盤或者小鍵盤的各個(gè)非致動(dòng)鍵來(lái)說(shuō)是本 地的。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"鍵盤"可W包括適于包括非致動(dòng)鍵的任何類型的鍵盤、小鍵盤 或者輸入設(shè)備。本文所公開的實(shí)施例在與平板觸摸或者平板計(jì)算機(jī)、筆記本電腦或者膝上 型計(jì)算機(jī)等集成的、或者被用作其外圍設(shè)備的鍵盤中獲得特定應(yīng)用。具體地，本文公開的實(shí) 施例通過(guò)提供具有改善的便攜性(運(yùn)對(duì)于觸摸打字員也是實(shí)用的）的、相對(duì)薄的鍵盤而使便 攜式計(jì)算設(shè)備獲益。然而，應(yīng)當(dāng)明白的是，所公開的實(shí)施例還可W用于其它應(yīng)用，其包括用 于電視機(jī)或類似設(shè)備的遠(yuǎn)程控制輸入設(shè)備、游戲系統(tǒng)控制器、移動(dòng)電話、汽車用戶輸入機(jī) 審IJ、家庭自動(dòng)化(例如，嵌入家具、墻壁等中的鍵盤)等等。
[0032] 本文所公開的技術(shù)和系統(tǒng)利用壓電式致動(dòng)器(壓電致動(dòng)器)作為具有非致動(dòng)鍵的 鍵盤中的致動(dòng)器開關(guān)的部分。壓電致動(dòng)器響應(yīng)于電流使形狀變形并且改變，運(yùn)導(dǎo)致觸感感 知。雖然在本文中描述了壓電致動(dòng)器，但是可W使用對(duì)電流產(chǎn)生用于提供觸覺(jué)反饋的合適 的物理響應(yīng)的任何其它類型的致動(dòng)器。各種天然和合成材料表現(xiàn)出壓電效應(yīng)。用于壓電致 動(dòng)器的合適的材料包括但不限于陶瓷材料、晶體材料等。
[0033] 可W將多個(gè)致動(dòng)器開關(guān)放置在與鍵盤的非致動(dòng)鍵的布局大致對(duì)應(yīng)的布局中。在一 些說(shuō)明性的例子中，由每個(gè)致動(dòng)器開關(guān)產(chǎn)生的機(jī)械力對(duì)于鍵盤的每個(gè)非致動(dòng)鍵而言可W是 分離的和局部化的。觸覺(jué)反饋可W在按壓在單獨(dú)的非致動(dòng)鍵上的用戶的手指上創(chuàng)建局部化 的、觸感的鍵點(diǎn)擊感覺(jué)。
[0034] 可W W多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本文中所描述的技術(shù)和系統(tǒng)。下面參照W下附圖提供示例 實(shí)現(xiàn)方式。
[0035] 示例致動(dòng)器開關(guān)
[0036] 圖1示出了包括用于局部化觸覺(jué)反饋的壓電致動(dòng)器102的示例致動(dòng)器開關(guān)100的分 解透視圖。壓電電極104在壓電致動(dòng)器102的頂表面上，并且膜電極106在柔性膜108的底表 面上。壓電致動(dòng)器102的底表面在導(dǎo)電基底平面110的頂表面上，導(dǎo)電基底平面110可W由銅 或任何其它合適的導(dǎo)電材料制成。膜電極106連接到高電壓信號(hào)源化VP)?；灼矫?10連接 到信號(hào)地(SG)。壓電電極104連接到高阻抗輸入檢測(cè)器(DT)。導(dǎo)電粘合劑可W用于將壓電致 動(dòng)器102禪合到基底平面110。然而，可W采用將壓電致動(dòng)器102附著到基底平面110的任何 合適的方