具有連桿機構(gòu)的觸摸表面組件的制作方法
【專利說明】具有連桿機構(gòu)的觸摸表面組件
[0001]優(yōu)先權(quán)信息
本申請請求享有2013年3月14日提交的美國非臨時專利申請序列第13/802,941號和2012年8月6日提交的美國臨時專利申請序列第61/680，255號的優(yōu)先權(quán)，這兩個申請通過引用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體上涉及電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]可壓制的觸摸表面(可以被壓制的觸摸表面)廣泛用于多種輸入裝置，包括作為用于小鍵盤或鍵盤的鍵或按鈕的表面，以及作為觸摸板或觸摸屏的表面。期望的是改善這些輸入系統(tǒng)的可用性。
[0004]圖2示出了與在由金屬咬合頂或橡膠頂啟用的多個鍵中存在的〃閃弧(snapover)"觸覺響應相關(guān)聯(lián)的示例性觸覺響應曲線的圖表200。具體而言，圖表200涉及通過鍵的觸摸表面施加至使用者的力，以及鍵位移量(相對于其未壓制位置的移動)。施加至使用者的力可為沿特定方向(如正或負壓制方向)的總力或總力的一部分。類似地，鍵位移量可為沿特定方向(如正或負壓制方向)的鍵行進總量或其一部分。
[0005]力曲線210示出了利用在不同鍵位移量處的四個橡膠頂?shù)拿枋龃淼乃膫€鍵壓制狀態(tài)212，214，216，218。在沒有壓制力施加到鍵上且鍵處于未壓制位置(即，〃準備〃位置)時，鍵處于〃未壓制〃狀態(tài)212。響應于壓制輸入，鍵最初這樣進行響應:具有一些鍵位移以及增大施加至使用者的反作用力。反作用力隨鍵位移量而增大，直到其在"峰值"狀態(tài)214中達到局部最大〃峰值力"F1。在峰值狀態(tài)214中，金屬咬合頂將要咬合，或橡膠頂將要潰縮。在鍵帽、咬合頂或橡膠頂或隨鍵帽移動的其它鍵構(gòu)件以局部最小"接觸力"F2產(chǎn)生與鍵的底座(或附接到底座上的構(gòu)件)的初始物理接觸時，鍵處于"接觸"狀態(tài)216。當鍵行進經(jīng)過"接觸"狀態(tài)且機械地觸底時(如，通過壓縮由橡膠頂啟用的鍵中的橡膠頂)，鍵處于〃底部〃狀態(tài)218。
[0006]閃弧響應由反作用力曲線的形狀及其相關(guān)聯(lián)的幅值來限定，所述反作用力曲線受變量如變化率(其達到峰值和谷值)影響。峰值力匕和接觸力F 2之差可稱為〃咬合"?！ㄒШ媳取纱_定為(F1-F2VFJ或如果期望進行百分比類型的量度，則為1(MF1-F2VF1)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]論述了用于觸摸表面組件的技術(shù)。還論述了利用觸摸表面組件啟用的鍵盤和其它裝置。示例性鍵組件實施方式包括底座、鍵帽、偏壓機構(gòu)、第一連桿機構(gòu)和第二連桿機構(gòu)。鍵帽沿壓制方向與底座間隔開，且構(gòu)造成相對于底座在未壓制位置與壓制位置之間移動。未壓制位置和壓制位置沿壓制方向分開第一量，且沿正交于壓制方向的側(cè)向方向分開第二量。第一量至少與第二量相當，且不大于第二量的兩倍。偏壓機構(gòu)構(gòu)造成遠離底座偏壓鍵帽。第一連桿機構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到底座上，且可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到鍵帽上。第二連桿機構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到底座上，且可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到鍵帽上。響應于施加到鍵帽上的壓制力，偏壓機構(gòu)阻止鍵帽朝壓制位置移動，且在朝壓制位置引導鍵帽時第一連桿機構(gòu)和第二連桿機構(gòu)一起將鍵帽相對于底座保持在大致恒定的定向。響應于除去壓制力，偏壓機構(gòu)朝未壓制位置偏壓鍵帽。
【附圖說明】
[0008]下文將連同附圖來描述本發(fā)明的示例性實施例，附圖不必按比例，除非另外指出，附圖中相似的標記表示相似的元件，以及:
圖1示出了結(jié)合根據(jù)本文所述的技術(shù)構(gòu)造的基于鍵的觸摸表面的一個或多個實施方式的示例性鍵盤；
圖2為特征為由金屬咬合頂或橡膠頂啟用的許多鍵的示例性觸覺響應的圖表；
圖3A-3B為根據(jù)本文所述的技術(shù)構(gòu)造的第一示例性觸摸表面組件的簡化側(cè)視圖；
圖4示出了根據(jù)本文所述的技術(shù)的示例性鍵盤的分解視圖；
圖5A-5B為根據(jù)本文所述的技術(shù)構(gòu)造的第二示例性觸摸表面組件的簡化側(cè)視圖；
圖6示出了根據(jù)本文所述的技術(shù)的示例性觸摸表面組件的簡化分解視圖；
圖7示出了根據(jù)本文所述的技術(shù)的另一個示例性觸摸表面組件的簡化分解視圖；
圖8A-8B示出了根據(jù)本文所述的技術(shù)的實施例的使用成形線的觸摸表面組件的一部分;
圖9示出了用于形成具有成形線的觸摸表面組件的方法；以及圖10A-10B示出了根據(jù)本文所述的技術(shù)的實施例的使用活鉸鏈的觸摸表面組件的一部分。
【具體實施方式】
[0009]以下詳細描述在性質(zhì)上僅為示例性的，且不旨在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應用和使用。
[0010]本發(fā)明的各種實施例提供了輸入裝置和方法，其具有改善的可用性、較薄的裝置、容易組裝、較低成本、更靈活的工業(yè)設計，或它們的組合。這些輸入裝置和方法涉及可壓制的觸摸表面，其可結(jié)合到任何數(shù)目的裝置中。作為一些實例，可壓制的觸摸表面可實施為觸摸板、觸摸屏、鍵、按鈕的表面，以及任何其它適合的輸入裝置的表面。因此，可結(jié)合可壓制的觸摸表面的裝置的一些非限制性實例包括所有尺寸和形狀的個人計算機，如，臺式計算機、膝上型計算機、上網(wǎng)本、超極本、平板計算機、電子書閱讀器、個人數(shù)字助理(PDA)和蜂窩電話，包括智能電話。附加的示例性裝置包括數(shù)據(jù)輸入裝置(包括遠程控制器、集成鍵盤或小鍵盤(如，便攜式計算機內(nèi)的那些)，或外圍鍵盤或小鍵盤(如，平板計算機殼中存在的那些)，或獨立小鍵盤、控制面板和計算機鼠標)，以及數(shù)據(jù)輸出裝置(包括顯示屏和打印機)。其它實例包括遠程終端、電話亭、銷售點的裝置、視頻游戲機(例如，視頻游戲控制臺、便攜式游戲裝置等)和媒體裝置(包括錄音機、編輯器和播放器，如電視機、機頂盒、音樂播放器、數(shù)字相框和數(shù)字攝像機)。
[0011]本文的論述很大程度上集中于矩形觸摸表面。然而，許多實施例的觸摸表面可包括其它形狀。示例性形狀包括三角形、四邊形、五邊形、具有其它數(shù)目的邊的多邊形、類似于具有圓角或非線性邊的多邊形的形狀、具有曲線、長形或圓形橢圓環(huán)的形狀、具有任何以上形狀的部分的組合形狀、具有凹入或凸出特征的非平面形狀，以及任何其它適合的形狀。
[0012]此外，盡管本文的論述很大程度上集中于作為經(jīng)歷剛性本體運動的頂部的剛性本體的觸摸表面上，但一些實施例可包括在變形的柔性本體頂部的觸摸表面。"剛性本體運動"在本文中用于表明由整個本體的平移或旋轉(zhuǎn)占主導的運動，其中本體的變形可忽略。因此，觸摸表面的任何兩個給定點之間的距離變化遠小于本體的平移或旋轉(zhuǎn)的相關(guān)量。
[0013]另外，在各種實施方式中，可壓制的觸摸表面可包括阻擋光通過的不透明部分，允許光通過的半透明或透明部分，或兩者。
[0014]圖1示出了結(jié)合根據(jù)本文的技術(shù)構(gòu)造的多個(兩個或更多個)可壓制的基于鍵的觸摸表面的示例性鍵盤100。示例性鍵盤100包括由鍵盤框130包繞的不同尺寸的多排鍵120。即便鍵120并未由此在圖1中標記出，但鍵盤100具有QWERTY布局。其它鍵盤實施例可包括不同的物理鍵形狀、鍵尺寸、鍵位置或定向，或不同的鍵布局，如DVORAK布局或設計成結(jié)合專用應用程序或非英文語言設計的布局。在一些實施例中，鍵120包括鍵帽，其為剛性本體，如，剛性矩形本體，其具有較大的寬度和大于深度的幅度(深度沿Z方向，如下文所述的)。另外，其它鍵盤實施例可包括根據(jù)本文所述的技術(shù)構(gòu)造的基于單個可壓制的鍵的觸摸表面，使得這些其它鍵盤實施例的其它鍵以其它技術(shù)構(gòu)造。
[0015]“定向”術(shù)語在這里結(jié)合圖1介紹，但大體上適于本文的其它論述和其它圖，除非另外指出。該術(shù)語介紹還包括與任意笛卡爾坐標系相關(guān)聯(lián)的方向。箭頭110指出了笛卡爾坐標系的正向，但并未指出坐標系的原點。原點的限定對于理解本文所述的技術(shù)來說不是必需的。
[0016]包括構(gòu)造成由使用者壓制的露出的觸摸表面的鍵盤100的面在本文中稱為鍵盤100的〃頂部"102。使用由箭頭110指出的笛卡爾坐標方向，鍵盤100的頂部102在相對于鍵盤100的底部103來說的正Z方向上。在鍵盤100在使用中處于桌面上時通常更接近使用者的身體的鍵盤100的部分稱為鍵盤100的〃前部"104。在QWERTY布局中，鍵盤100的前部104離空格鍵較近，且離字母數(shù)字鍵較遠。使用由箭頭110指出的笛卡爾坐標方向，鍵盤100的前部104在相對于鍵盤100的后部105的正X方向上。在典型的使用定向中，其中鍵盤100的頂部102面向上且鍵盤100的前部104面朝使用者，鍵盤100的〃右側(cè)〃106位于使用者的右側(cè)。使用由箭頭110指出的笛卡爾坐標方向，鍵盤100的右側(cè)106在相對于鍵盤100的〃左側(cè)〃107的正Y方向上。在頂部102、前部104和右側(cè)106被這樣限定的情況下，也限定了鍵盤100的〃底部"103、〃后部"105和〃左側(cè)"107。
[0017]使用該術(shù)語，鍵盤100的壓制方向處于負Z方向，或朝鍵盤100的底部豎直地向下。X方向和Y方向正交于彼此，且正交于壓制方向。X方向和Y方向的組合可限定正交于壓制方向的無限數(shù)目的附加側(cè)向方向。因此，示例性側(cè)向方向包括X方向(正和負)、γ方向(正和負)，以及分量在X方向和Y方向兩者而不在Z方向的組合側(cè)向方向。在任何這些側(cè)向方向的運動分量有時在本文中稱為"平面(狀的)"，因為此側(cè)向運動分量可認作是在正交于壓制方向的平面上。
[0018]鍵盤100的一些或所有鍵構(gòu)造成在沿壓制方向和沿正交于壓制方向的側(cè)向方向間隔開的相應未壓制位置與壓制位置之間移動。即，這些鍵的觸摸表面呈現(xiàn)出具有沿負Z方向和沿側(cè)向方向的分量的運動。在本文所述的實例中，為了便于理解，側(cè)向分量通常為在正X方向或負X方向上。然而，在各種實施例中，且在根據(jù)需要來再定向選擇鍵元件的情況下，未壓制位置與壓制位置之間的側(cè)向分離可僅為在正或負X方向上，僅為在正或負Y方向上，或在X方向和Y方向兩者上的分量的組合。
[0019]因此，鍵盤100的這些鍵可描述為呈現(xiàn)出從未壓制位置到壓制位置的〃對角〃運動。該對角運動為包括"Z〃(或豎直)平移分量和側(cè)向(或平面)平移分量兩者的運動。由于該平面平移與觸摸表面的豎直行進一起發(fā)生，故其可稱為對觸摸表面的"豎直行進的平面平移響應性〃，或〃豎直-側(cè)向行進〃。
[0020]鍵100的一些實施例包括具有水平鍵的鍵盤，其在正常使用期間被壓制時在經(jīng)過其相應的豎直-側(cè)向行進的定向上保持大致水平。即，這些水平鍵的鍵帽(且因此這些鍵的觸摸表面)呈現(xiàn)出響應于在正常使用期間發(fā)生的壓制的沿任何軸線的很少或沒有旋轉(zhuǎn)。因此，鍵帽存在很少或沒