磁偏置缩回按键组合件和键盘的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及电子装置。
【背景技术】
[0002]可按压触摸表面(能够按压的触摸表面)广泛用于多种输入装置中，包括作为小键盘或键盘的按键或按钮的表面，以及作为触摸板或触摸屏的表面。改进这些输入系统的可用性是合意的。
[0003]图2示出与存在于以金属弹力圆顶或橡胶圆顶实现的许多按键中的“弹锁(snapover) ”触觉响应关联的示例触觉响应曲线的图200。具体来说，图200涉及由按键的触摸表面对用户所施加的力和按键位移的量(相对于其未被按压位置的移动)。对用户所施加的力可以是总力或者总力沿特定方向，诸如正或负按压方向，的部分。类似地，按键位移的量可以是按键行程的总量或者沿特定方向，诸如正或负按压方向，的部分。
[0004]力曲线210示出以按变化量的按键位移的四个橡胶圆顶的描绘所表征的四个按键按压状态212、214、216、218。当没有按压力施加到按键并且该按键处于未按压位置(即，“就绪”位置)时，该按键处于“未按压”状态212。响应于按压输入，该按键最初以某个按键位移和施加到用户的渐增的反作用力进行响应。反作用力随按键位移的量而增加，直至它在“峰值”状态214达到局部最大“峰值力”Fp在峰值状态214，金属弹力圆顶将弹住或者橡胶圆顶将塌陷。当键帽、弹力圆顶或橡胶圆顶或者随键帽移动的其他按键组件以局部最小“接触力T2与按键的基座(或者附接到基座的组件)进行初始物理接触时，按键处于“接触”状态216。当诸如通过压缩由橡胶圆顶所实现的按键中的橡胶圆顶，按键行进经过“接触”状态并且在机械上降至最低点时，按键处于“底部”状态218。
[0005]弹锁响应由反作用力曲线的形状一其受诸如在其到达顶峰和到达波谷处变化的速率之类变量和关联的量值所影响，来定义。峰值力F1与接触力F2之间的差能够被称作“弹力”。“弹力比”能够确定为(F1-F2)/F1(或者如果期望百分比类型度量，则确定为100X (F1-F2VF1O
【发明内容】
[0006]提供磁偏置缩回按键组合件和键盘。在一实施例中，按键组合件包括触摸表面，用于接收来自用户的按压输入；以及平面平移实行(PTE)机构，配置成当键帽从未按压位置朝按压位置移动时，沿按压方向以及与按压方向垂直的第二方向来引导键帽。按键组合件还包括配置成使处于未按压位置的键帽磁偏置的就绪-返回机构，就绪-返回机构包括定位在键帽下面并且耦合到键帽和PTE机构其中之一的滑块机构。当按压表面接收足以克服滑块机构与磁体之间的磁吸力的按压输入时，滑块机构在PTE机构将键帽从未按压位置朝按压位置引导时平移离开磁体。
[0007]在一些实施例中，PTE机构和就绪-返回机构相对于底盘层平移，从而为按键组合件或键盘提供按键缩回特征。
【附图说明】
[0008]下面将结合附图来描述本发明的示例实施例，附图不是按比例的，除非另加说明，其中相似标号表示相似元件，并且附图包括:
图1示出示例键盘，其结合按照本文所述技术来配置的基于按键的触摸表面的一个或多个实现；
图2是作为以金属弹力圆顶或橡胶圆顶实现的许多按键的特性的、示例触觉响应的图示;
图3A-3B是按照本文所述技术来配置的第一示例按键组合件的简化侧视图；
图3C-3D是按照本文所述技术来配置的第二示例按键组合件的简化侧视图；
图4示出按照本文所述技术的示例键盘的分解图；
图5A-5F是按照本文所述技术来配置的按键组合件的简化视图；
图6A-6B是按照本文所述技术来配置的另一种按键组合件的简化视图；
图7A-7B是示出按照本文所述技术的电容性感测的局部截面侧视图；
图8A是图7A-7B的电容性耦合的示意图示；
图SB是示出按照本文所述技术、在键帽行程期间的电容性耦合下降的图表；
图SC是按照本文所述技术的备选电容性耦合配置的示意图示；
图9是按照本文所述技术、滑块机构与PTE机构之间的备选耦合配置的图示；以及图10是按照本文所述技术、利用图3A-3B的PTE机构的备选按键组合件的图示。
【具体实施方式】
[0009]以下详细描述本质上只是示范性的，并非意在限制本发明或者本发明的应用和使用。
[0010]本发明的各种实施例提供促进改进的可用性、更薄装置、更简单组合件、更低成本、更灵活工业设计或者它们组合的输入装置和方法。这些输入装置和方法涉及可按压触摸表面，其可结合在任何数量的装置中。作为一些示例，可按压触摸表面可实现为触摸板、触摸屏、按键、按钮的表面以及任何其他适当输入装置的表面。因此，可结合可按压触摸表面的装置的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本、超级本、平板、电子书阅读器、个人数字助理(PDA)以及包括智能电话的蜂窝电话。附加示例装置包括数据输入装置(包括遥控、诸如便携式计算机中那些的集成键盘或者小型键盘、或者诸如见于平板盖中那些的外围键盘或小型键盘、或者单机键盘、控制面板以及计算机鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)。其他示例包括远程终端、信息亭、销售点装置、视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携游戏装置等)以及媒体装置(包括记录器、编辑器和诸如电视机的播放器、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。
[0011]本文的论述主要集中于矩形触摸表面。但是，许多实施例的触摸表面能够包括其他形状。示例形状包括三角形、四边形、五边形、具有其他数量边的多边形、与具有圆角或者非线性边的多边形相似的形状、具有曲线的形状、拉长的或圆形的椭圆、圆、具有上述形状的任一种的部分的组合形状、具有凹面或凸面特征的非平面形状、以及任何其他适当形状。
[0012]另外，虽然本文的论述主要集中于处于经受刚性主体运动的刚性主体顶上的触摸表面，但是一些实施例可包括在变形的柔性主体顶上的触摸表面。“刚性主体运动”在本文中用来指示由整个主体的平移或旋转所支配的运动，其中主体的变形是可忽略的。因此，触摸表面的任何两个给定点之间的距离的变化比主体的平移或旋转的关联量要小许多。
[0013]另外，在各种实现中，可按压触摸表面可包括阻挡光通过的不透明部分、允许光通过的半透明或透明部分、或者它们两者。
[0014]图1示出示例键盘100，其结合按照本文所述技术来配置的多个(两个或更多)基于可按压按键的触摸表面。示例键盘100包括由键盘框130所包围的变化尺寸的按键120的行。键盘100具有QWERTY布局，即使按键120在图1中没有这样标记。其他键盘实施例可包括不同的物理按键形状、按键尺寸、按键位置或定向、或者不同按键布局、诸如DVORAK布局或者设计用于与特殊应用或者非英语语言配合使用的布局。在一些实施例中，按键120包括作为刚性主体，诸如具有比深度(沿Z方向的深度，如以下所述)更大的宽度和广度的刚性矩形主体，的键帽。另外，其他键盘实施例可包括按照本文所述技术来配置的单个基于可按压按键的触摸表面，使得这些其他键盘实施例的其他按键采用其他技术来配置。
[0015]定向术语结合图1引入这里，但是一般可适用于本文中其他论述和其他附图，除非另加说明。这个术语引入还包括与任意笛卡尔坐标系关联的方向。箭头110指示笛卡尔坐标系的正方向，但是没有指示坐标系的原点。原点的定义将不是理解本文所述技术所必需的。
[0016]包括配置成由用户来按压的裸露触摸表面的键盘100的表面在本文中称作键盘100的“顶部”102。使用箭头110所指示的笛卡尔坐标方向，键盘100的顶部102相对于键盘100的底部103处于正Z方向。当键盘100在使用中处于桌面顶上时典型地更接近用户身体的键盘100的部分被称作键盘100的“正面” 104。在QWERTY布局中，键盘100的正面104更接近空格键而更远离字母数字键。使用箭头110所指示的笛卡尔坐标方向，键盘100的正面104相对于键盘100的背面105处于正X方向。在其中键盘100的顶部102面向上并且键盘100的正面104面向用户的典型使用定向中，键盘100的“右侧”106是向用户的右边。使用箭头110所指示的笛卡尔坐标方向，键盘100的右侧106相对于键盘100的“左侧”107处于正Y方向。通过这样定义顶部102、正面104和右侧106，键盘100的“底部” 103、“背面” 105和“左侧” 107也被定义。
[0017]使用这个术语，键盘100的按压方向处于负Z方向、或者垂直向下朝向键盘100的底部。X和Y方向彼此垂直并且垂直于按压方向。X和Y方向的组合能够定义与按压方向垂直的无限数量的附加横向方向。因此，示例横向方向包括X方向(正和负)、Y方向(正和负)以及具有沿X和Y方向但不是沿Z方向的分量的组合横向方向。沿这些横向方向的任一个的运动分量在本文中有时称作“平面的”，因为这类横向运动分量能够被认为处于与按压方向垂直的平面中。
[0018]键盘100的按键的一些或全部配置成在相应的未按压与按压位置(它们在按压方向以及在与按压方向垂直的横向方向间隔开)之间移动。也就是说，这些按键的触摸表面呈现具有沿负Z方向以及沿横向方向的分量的运动。在本文所述的示例中，为了便于理解，横向分量通常沿正X方向或者沿负X方向。但是，在各种实施例中，以及通过适当地重新定向选择按键元件，未按压与按压位置之间的横向间隔可以只沿正或负X方向、只沿正或负Y方向或者沿具有沿X和Y方向分量的组合。
[0019]因此，键盘100的这些按键能够描述为呈现从未按压到按压位置的“对角线”运动。这个对角线运动是包括“Z”(或垂直)平移分量和横向(或平面)平移分量的运动。由于这个平面平移与触摸表面的垂直行程一起发生，所以它可称作触摸表面的“对垂直行程的平面平移响应性”或者“垂直-横向行程”。
[0020]键盘100的一些实施例包括具有被水平化的按键(其在正常使用期间被按压时，沿经过它们相应的垂直-横向行程的定向保持大体水平)的键盘。也就是说，这些被水平化按键的键帽(并且因而还有这些按键的触摸表面)响应在正常使用期间发生的按压而呈现沿任何轴的极少或没有旋转。因此，存在键帽的极少或没有翻滚、倾斜和偏转，并且关联的触摸表面在其从未按压位置到按压位置的运动期间保持相对水平并且大体处于相同定向。[0021 ] 在各种实施例中，与垂直-横向行程关联的横向运动能够通过给总按键行程增加沿按压方向的给定量的垂直行程，来改进按键的触感。在各种实施例中，垂直-横向行程还通过向用户赋予触摸表面已经行进比实际行进的更大的垂直距离的感知，来增强触感。例如，垂直-横向行程的横向分量可将切向摩擦力施加到与触摸表面相接触的手指垫的皮肤，并且引起用户感知为附加垂直行程的皮肤和手指垫的形变。这然后产生更大垂直行程的触觉假象。在一些实施例中，使按键在回程上从按压位置返回到未按压位置还涉及使用横向运动来模拟更大垂直行程。
[0022]为了实现具有垂直-横向行程的键盘100的按键120，按键120是按键组合件的部分，其中每个按键组合件包括用于实现平面平移、通过将关联键帽保持在未按压位置来使按键120准备就