专利名称：具有触觉触摸玻璃的键盘的制作方法
具有触觉触摸玻璃的键盘
背景技术：
这里描述的实现方式总的涉及输入设备，尤其涉及响应于键输入而提供触觉反馈 的手持输入设备。设备，诸如手持移动通信设备，通常包括输入设备，其向用户提供某种形式的触觉 反馈以指示通信设备已经探测到键击。这些传统键盘(keypad)由物理上不同的键形成。目 前，没有向单个物理设备或表面形成的键盘提供触觉反 馈的合适解决方案。
发明内容
依照一个方面，提供了一种移动通信设备。该移动通信设备可以包括键盘组件， 其包括覆盖多个键的玻璃盖；用于探测所述玻璃盖的向下位移的致动器(actuator)；以 及逻辑，被配置为检测所述键盘组件内的输入位置，并且当所述致动器探测到玻璃盖版面 (layout)的向下位移时基于检测的输入位置确定输入键。此外，可以在所述玻璃盖的底表面上印制多个键。此外，所述移动通信设备还可以包括位于玻璃盖和致动器之间的硅垫，其中所述 硅垫包括被配置为当按压所述玻璃盖时接触所述致动器的突起。此外，所述移动通信设备还可以包括显示器，其中所述逻辑还可以被配置为控制 所述显示器以显示与所确定的键相关的信息。此外，所述逻辑还可以被配置为当通过显示器显示菜单时，通过检测键盘组件内 的输入位置而确定滚动输入。依照另一方面，可以提供一种方法。所述方法可以包括检测相对于多个键的输入 位置，其中所述多个键印制在表面上；探测所述表面的位移；并且当探测到表面的位移时 基于检测到的输入位置确定输入键。此外，可以通过所述表面上的电容式薄膜(capacitive film)检测相对于多个键 的输入位置。此外，可以通过探测用户的手指确定所述输入位置。此外，所述探测所述表面的位移可以由当变形时产生电信号的致动器来探测。此外，该方法还包括当没有探测到玻璃表面的位移并且在显示器上显示菜单时通 过检测相对于多个键的输入位置来确定滚动输入。依照又一方面，移动通信设备可以包括用于提供多个键的装置；用于检测相对于 多个键的输入位置的装置；用于探测用于提供多个键的装置的位移的装置；用于确定输入 键的装置，其中，当使用压力或者存在来探测输入而探测到用于提供多个键的装置的位移 时，通过检测到的输入位置来确定输入键；以及用于向用户提供触觉反馈的装置。此外，所述用于提供多个键的装置包括具有键信息的玻璃表面或液晶显示器 (IXD)中的至少一个。此外，所述用于检测相对于多个键的输入位置的装置包括电容式薄膜。此外，所述用于探测用于提供多个键的装置的位移的装置包括致动器，其中所述致动器当变形时产生电信号。此外，所述移动通信设备可以包括用于显示与确定的输入键相关的信息的装置。依照又一方面，设备可以包括键盘组件，其包括覆盖多个键的表面；和用于探测 所述表面的向下位移的致动器；以及逻辑，被配置为检测所述键盘组件内的输入位置；并 且当所述致动器探测到所述表面的向下位移时基于检测到的输入位置确定输入键。此外，所述表面是玻璃的，并且所述多个键印制在玻璃表面的底表面上。此外，所述表面是塑料的，并且所述多个键印制在塑料表面的底表面上。
此外，所述表面是IXD，并且所述多个键显示在IXD上。此外，所述表面的向下位移向用户提供触觉反馈。
合并在本说明书中且构成本说明书一部分的附图示意了本发明的实施例，并且与 说明书一起解释本发明。在附图中图1是移动终端的典型实现方式的示意图；图2图示了移动终端的典型功能示意图；图3图示了图2的键盘逻辑的典型功能示意图；图4A-4B图示了典型的键盘组件；以及图5是典型过程的流程图。
具体实施例方式本发明的下述详细说明参照附图。不同附图中相同的附图标记可以标识相同或相 似元件。而且，下述详细说明并不限定实施例。下面结合移动通信终端描述实施例的典型实现方式。应当理解移动通信终端是可 以采用与本实施例原理一致的键盘的设备的实例，不应当理解为限制可以使用这里所述键 盘实现方式的设备或应用的类型或尺寸。例如，与实施例的原理一致的键盘可以用在台式 通信设备、诸如微波炉和/或设备远程控制之类的家用设备、汽车收音机面板、诸如测试装 备的工业设备等上。图1是与本发明的原理一致的移动终端的典型实现方式的示意图。移动终端 100 (下文称为终端100)可以是移动通信设备。如这里所使用的，“移动通信设备”和/或 “移动终端”可以包括无线电话、可以将数据处理、传真和数据通信能力与蜂窝无线电话结 合在一起的个人通信系统(PCS)终端、可以包括无线电话、寻呼机、互联网/内联网接入、网 页浏览器、管理器、日历和/或全球定位系统(GPS)接收器的个人数字助理(PDA)、以及膝上 型电脑和/或掌上型电脑接收器或包括无线电话收发器的其他设备。终端100可以包括外壳101、包含键112A-L的键盘区域110、控制键120、扬声器 130、显示器140和麦克风150及150A。外壳101可以包括被配置为容纳终端100中所使用 的设备和部件的结构。例如，外壳101可以由塑料、金属或合成物构成并且可以被配置为支 撑键盘区域110、控制键120、扬声器130、显示器140以及麦克风150和/或150A。键盘区域110可以包括可用于向终端100的用户显示图象以及接收与显示的图象 相关的用户输入的设备和/或逻辑。例如，多个键112A-L(共同为键112)可以通过键盘区域110显示。键盘区域110的实现方式可以被配置为当用户与键112交互时接收用户输入。 例如，用户可以例如通过用户手指、或通过例如触控笔的其他设备直接向键盘区域110提 供输入。通过键盘区域110接收的用户输入可以由在终端100中运行的部件或设备处理。在一种实现方式中，可以由具有与背印在玻璃盖上的键112相关的字符的单个玻 璃板覆盖键盘区域110。键112的实现方式可以具有与其相关的键信息，例如数字、字母、符 号等。用户可以与键112交互以向终端100输入信息。例如，用户可以操作键112来把数 字、命令和/或文本键入到终端100中。在另一实施例中，键盘区域110可以被配置为IXD 显示器，此处与每个键112相关的信息可以通过该IXD显示器显示。控制键120可以包括允许用户与终端100交互从而导致终端100执行动作，例如 通过显示器140显示文本消息，提高或降低扬声器130的音量设置等的按钮。扬声器130可以包括向终端100的用户提供音频信息的设备。扬声器130可以位 于终端100的上部并且当用户使用终端100进行通信会话时可以用作耳机。扬声器130还 可以用作音乐和/或与游戏相关的音频信息和/或在终端100上播放的视频图象的输出设 备。
显示器140可以包括向用户提供视觉信息的设备。例如，显示器140可以向终端 100的用户提供与通过键112键入的信息、到来的或发出的呼叫、文本消息、游戏、电话簿、 当前日期/时间、声音设置等相关的信息。可以把显示器140的实现方式实现为黑白或彩 色显示器，例如液晶显示器(LCD)。麦克风150和/或150A中的每一个可以包括把语音或其他声音信号转换为终端 100使用的电信号的设备。麦克风150可以位于终端100的较低侧附近并且可以被配置为 把所说的词或短语转换为终端100使用的电信号。麦克风150A可以位于扬声器130附近 并且可以被配置为当用户使用终端100进行通信会话时接收用户耳朵附近的声音信号。例 如，麦克风150A可以被配置为接收背景噪声作为输入信号以便使用终端100中的处理逻辑 执行背景噪声消除。图2示意了与这里所述的原理一致的移动终端100的典型功能示意图。如图2中 所示，终端100可以包括处理逻辑210、存储器220、用户接口逻辑230、键盘逻辑240、输入 /输出(I/O)逻辑250、通信接口 260、天线组件270以及电源280。处理逻辑210可以包括处理器、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵 列(FGPA)等。处理逻辑210可以包括控制终端100及其部件的操作的数据结构或软件程 序。终端100的实现方式可以使用单独处理逻辑部件或多个处理逻辑部件，例如并行操作 的处理逻辑部件。存储装置220可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘 或光盘以及其相应的驱动和/或存储由处理逻辑210使用的数据和指令的另一种类型的存 储器。用户接口逻辑230可以包括用于向终端100输入信息和/或从终端100输出信息 的机构，例如硬件和/或软件。在一种实现方式中，用户接口逻辑230可以包括键盘逻辑 240和输入/输出逻辑250。键盘逻辑240可以包括用于控制键盘区域110的外观并通过键盘区域110接收用 户输入的机构，例如硬件和/或软件。例如，键盘逻辑240可以使用IXD显示器改变显示的 与键112相关的信息。在某些实现方式中，键盘逻辑240可以是应用控制的并且可以基于由终端100的使用发起的应用程序、与终端100中包含的特定应用程序/设备相关的功能的执行或者某些其他应用或功能特定事件自动重新配置键盘区域110的外观。下面结合图 3更详细描述键盘逻辑240。输入/输出逻辑250可以包括接受用户输入以使信息对于终端100的用户可用的 硬件或软件。与输入/输出逻辑250相关的输入和/或输出机构的实例可以包括接收电信 号并输出音频信号的扬声器(例如扬声器130)、接收音频信号并输出电信号的麦克风(例 如麦克风150或150A)、允许数据和控制命令被输入到终端100的按钮(例如控制键120)、 和/或输出视觉信息的显示器(例如显示器140)。通信接口 260可以包括，例如可以把来自处理逻辑210的基带信号转换为射频 (RF)信号的发射器和/或可以把RF信号转换为基带信号的接收器。可替代地，通信接口 260可以包括执行发射器和接收器两者功能的收发器。通信接口 260可以连接到用于发射 和接收RF信号的天线组件270。天线组件270可以包括通过无线电发射和接收RF信号的 一个或多个天线。天线组件270可以从通信接口 260接收RF信号并且通过无线电发射这 些信号以及通过无线电接收RF信号并把信号提供给通信接口 260。电源280可以包括向终端100的部件供电的一个或多个电源。例如，电源280可 以包括一个或多个电池和/或从其他设备接收功率的连接，例如汽车中的附件电源插座 (outlet)、外部电池或墙上的电源插座。电源280还可以包括测量逻辑以便向终端100的 用户和部件提供关于电池充电水平、输出电平、电力故障等的信息。如下面将更详细描述的，与这里描述的原理一致的终端100可以执行与响应于用 户输入或响应于处理逻辑210通过键盘区域110接收输入有关的特定操作。终端100可以 响应于处理逻辑210执行包含在计算机可读介质(例如存储装置220)中的键盘配置/重 新编程应用程序的软件指令而执行这些操作。计算机可读介质可以定义为物理或逻辑存储 器设备和/或载波。可以通过通信接口 260把软件指令从另一计算机可读介质或从另一设备读入到 存储装置220中。包含在存储装置220中的软件指令可以导致处理逻辑210执行将在下面 描述的过程。可替代地，硬线电路可以用于代替软件指令或者与软件指令结合起来实现与 这里描述的原理一致的过程。因此，与实施例的原理一致的实现方式并不限于硬件电路和 软件的任何特定组合。图3示意了与实施例的原理一致的图2的键盘逻辑240的典型功能示意图。键盘 逻辑240可以包括控制逻辑310、显示逻辑320、照明逻辑330、位置检测逻辑340以及位移 检测逻辑350。控制逻辑310可以包括控制显示逻辑320的操作以及从位置检测逻辑340和位移 检测逻辑350接收信号的逻辑。控制逻辑310可以基于从位置检测逻辑340和/或位移检 测逻辑350接收的信号确定输入字符。控制逻辑310可以实现为独立的逻辑或者处理逻辑 210的一部分。此外，控制逻辑310可以以硬件和/或软件来实现。显示逻辑320可以包括通过键盘区域110向终端100的用户呈现信息的设备和逻 辑。显示逻辑320可以包括解释信号和指令的处理逻辑以及具有提供信息的显示区域的显 示设备。显示逻辑320的实现方式可以包括液晶显示器(LCD)，液晶显示器(LCD)包括例如 联苯或者另一种稳定的液晶材料。在该实施例中，键112可以通过LCD得以显示。
照明逻辑330可以包括向键盘区域110的较低表面提供背光照明从而显示与键112相关信息的逻辑。照明逻辑330还可以提供与显示逻辑320的基于LCD的实现方式一 起使用的背光照明从而使图象更亮并且增强显示的图象的对比度。照明逻辑330的实现方 式可以采用发光二极管(LED)或其他类型的设备以照明显示设备的各部分。照明逻辑330 可以提供窄谱内的光，例如特定颜色的光，或者经由更宽谱(例如全谱照明)提供光。照明 逻辑330还可以用于向显示设备或键盘区域110面向用户的上表面提供前照明。前照明可 以通过使信息在高的周遭照明环境中(例如在室外观看显示设备)更加明显来增强键盘区 域110或显示设备的外观。位置检测逻辑340可以包括检测键盘区域110内物体的位置和/或存在的逻辑。 位置检测逻辑340的实现方式可以被配置为检测物体的存在和位置。例如，位置检测逻辑 340可以被配置为确定用户把他/她的手指放置在键盘区域110中的位置(例如键112中 的一个)而不用考虑该用户对键盘区域110施加了多大的压力。位置检测逻辑340的实现 方式可以使用电容、电阻或电感技术来识别物体的存在并通过物体接收输入。在一种实现 方式中，例如，位置检测逻辑340可以包括可放置在键盘区域110内的透明薄膜。该薄膜可 适合于作为施加到薄膜上的电容、电阻或压力量的变化的函数和/或基于电容、电阻或压 力施加到薄膜上的位置而改变输出，例如电压或电流。例如，假设用户在薄膜的左上角按压 薄膜。薄膜可以产生表示探测到压力的位置的输出。位移检测逻辑350可以包括检测键盘区域110内机构的位移的机构或逻辑。例如， 位移检测逻辑350可以检测键盘区域110上玻璃盖或包含在键盘区域110内的IXD的移动。 位移检测逻辑350的实现方式可以包括根据位移产生电信号的机构，例如任何类型的致动 器或压电致动器等。在终端100的一种实现方式中，位移检测逻辑350可以用于检测用户 何时施加超过确定阈值的压力或力。在图4A和4B中显示了包括在位移检测逻辑350中的 机构的进一步细节。图4A和4B图示了键盘区域110内的典型键输入系统。如图所示，具有键盘区域 110的键输入系统可以包括外壳101、玻璃盖410、硅垫420、突起430和致动器440。如上所述，外壳101可以包括用于安放终端100内的部件的硬塑料材料。在一个实 施例中，玻璃盖410可以安放在键盘区域110内的外壳101中。在其他实施例中，IXD 410 可以安放在键盘区域110内的外壳101中。玻璃盖410可以包括可以包含背印信息以便提供多个键112的单片玻璃。在其他 实施例中，玻璃盖410可以覆盖IXD或者玻璃盖410可以用可用于向用户显示键112的IXD 来替换。其他材料，例如塑料或者合成材料也可以用于代替盖410的玻璃。在每种情况中， 盖410可以包括位于键盘区域110上或者形成键盘区域110的一部分的单个表面。如上所 述，位置检测逻辑340可以包括可位于玻璃盖410上或位于玻璃盖410下部的透明薄膜从 而检测输入的位置。在其他实施例中，IXD 410可以被产生表示压力或输入位置的输出的 清晰电容式薄膜覆盖，从而使位置检测逻辑340能够检测键盘区域110内的输入位置。硅垫420可以包括柔性硅材料。硅垫420可以接触玻璃盖410的底表面或者可以 位于玻璃盖410的附近，而不需要与玻璃盖410直接接触。对于垫420，可以使用相对容易 压缩的材料代替硅。突起430可以包括向下延伸的硅垫420的延伸或突起。突起430可以 用于当硅垫420被移位时导致致动器440或接触致动器440的位移或变形。
致动器440可以包括当被移位、变形或接触时产生电信号的柔性材料。如图4B所 示，例如，作为用户在玻璃盖410上按压的结果，突起430可以接触致动器440。致动器440 可以包括在位移检测逻辑350内。当致动器440由于来自突起430的压力变形或者通过突 起430被接触时，可以向位移检测逻辑350发送电信号以指示键输入。致动器440的变形 还可以在玻璃盖被按压而倾斜时向用户给出终端100已经接收到键输入的触觉反馈(如图 4B所示)。在该典型实现方式中，致动器位于键盘区域110的中心。在其他典型实现方式 中，可以使用多个致动器。下面参考图5描述图4A-4B中所示的键输入系统的操作。图5是与这里所述原理一致的典型处理的流程图。终端100可以通过印在玻璃盖410上的字符提供图1中所示的键盘配置，或者在另一实施例中，可以通过IXD 410提供键 盘配置。当可检测到输入位置时可以开始过程500 (动作510)。例如，用户的手指可以位于 键盘区域110内的一个键112上(或与之接触)。如上所述，用户手指的位置可以被电容式 薄膜检测，然后向位置检测逻辑340发送信号。如图4B中所示，当用户用足够大的压力在玻璃盖410 (或在其他实施例中的LCD 410)上向下按压时，可以检测到位移(方框520)。例如，用户可以用足够大的压力在玻璃 盖410上向下按压以导致突起430接触致动器440并使之变形。致动器440的变形可以导 致信号被发送到位移检测逻辑350，该信号可指示用户想键入与一个键112相关的信息。致 动器440的变形还产生玻璃盖410的倾斜或移动，这向用户提供了键输入被接收到的触觉 反馈，并且在某些实施例中，可能并不需要电反馈(指示键输入)。一旦接收到检测位移的信号，检测到的位置信号和检测到的位移信号就可以被同 时处理以确定键输入(方框530)。例如，当位移检测逻辑350检测到玻璃盖410的位移时， 还同时通过位置检测逻辑340确定输入的位置。例如，如果用户的手指在键盘区域110中 的“2”键112B上施加压力，如当位移检测逻辑350检测到玻璃盖410的位移时由位置检测 逻辑340所确定的，则控制逻辑310可以确定数字“2”已经被键入。响应于确定键输入(方框530)，可以显示与确定的键输入相关的信息(方框 540)。例如，如果控制逻辑310确定键112B被致动，则可以通过显示器140显示数字“2”。 以这种方式，可以向用户给出与键入的信息有关的触觉反馈以及视觉反馈。在其他例子中， 可以不显示与键112相关的信息。在其他例子中，“2”键(112B)可以与字母“a”、“b”以及“C”相关，在这种情况下， 在确定用户的手指位于键112B上(方框510)时可以检测玻璃盖410的三个连续的位移 (方框520)，从而控制逻辑310确定“C”是用户想键入的字符。在其他实施例中，如果控制键120用于通过显示器140显示选择菜单，则用户可以 通过在键盘区域110上向下移动他/她的手指滚动选择菜单。在该实施例中，可以不发生 方框520，因为在滚动输入期间玻璃盖410可能没有位移。例如，手指在“2”键、“5”键和 “8”键上的移动可以被位置检测逻辑340检测到，并且可以被控制逻辑310确定为滚动输 入。在该实施例中，可以基于键盘区域110上的滚动输入改变所显示菜单中的高亮选择。结论与实施例的原理一致的实现方式可以通过包括单个表面或盖的键盘向用户提供 触觉反馈。实施例的优选实施例的上述描述提供了说明和描述，但是并不意在是穷举的或者并不把实施例限制于所公开的精确形式。根据上述教导可以进行修改和变形或者可以从实 施例的实践中获得修改和变形。尽管已经参考图5描述了一系列动作，但是可以在与实施例的原理一致的其他实 现方式中修改动作的顺序。此外，可以并行地执行相互独立的动作。本领域技术人员清楚上述实施例的各方面可以在图示的实现方式中以软件、固件 和硬件的多种不同形式实现。用于实现与实施例的原理一致的方面的实际软件代码或特定 控制硬件并不是对实施例的限制。因此，各个方面的操作和行为是在没有参照特定软件代 码的情况下描述的一可以理解本领域技术人员将能够基于这里的描述设计软件和控制硬 件来实现所述各个方面。此外，实施例的特定部分可以实现为执行一个或多个功能的“逻辑”。该逻辑可以包括例如硬线逻辑、专用集成电路、现场可编程门阵列或微处理器的硬件，软件或硬件和软 件的组合。应当强调当在本说明书和/或权利要求中使用时术语“包括”用于表明所述特征、 整体、步骤或部件的存在而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、部件或其群组的存在 或添力口。本申请中使用的元件、动作或指令不应解释为对于实施例是关键的或实质的，除 非这样明确说明。而且，如这里所使用的，冠词“一”意在包括一个或多个项目。当仅仅想 表示一个项目时，使用术语“ 一个”或相似语言。此外，短语“基于”意在表示“至少部分地 基于”，除非另外明确说明。
权利要求
一种移动通信设备，包括键盘组件，包括覆盖多个键的玻璃盖；和用于探测所述玻璃盖的向下位移的致动器；以及逻辑，被配置为检测所述键盘组件内的输入位置，以及当所述致动器探测到所述玻璃盖的向下位移时基于所检测的输入位置确定输入键。
2.如权利要求1所述的移动通信设备，其中所述多个键印制在所述玻璃盖的底表面上。
3.如权利要求2所述的移动通信设备，还包括位于所述玻璃盖和所述致动器之间的硅垫，其中所述硅垫包括被配置为当按压所述玻 璃盖时接触所述致动器的突起。
4.如权利要求1所述的移动通信设备，还包括显示器，其中所述逻辑还被配置为控制 所述显示器以显示与所确定的键相关的信息。
5.如权利要求4所述的移动通信设备，其中所述逻辑还被配置为当通过所述显示器显 示菜单时通过检测所述键盘组件内的输入位置来确定滚动输入。
6.一种方法，包括检测相对于多个键的输入位置，其中所述多个键印制在表面上； 探测所述表面的位移；以及当探测到所述表面的位移时基于所检测的输入位置确定输入键。
7.如权利要求6所述的方法，其中检测相对于多个键的输入位置通过所述表面上的电 容式薄膜来检测。
8.如权利要求7所述的方法，其中通过探测用户的手指确定所述输入位置，所述方法 还包括向用户提供触觉反馈。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述探测所述表面的位移由当变形时产生电信号的 致动器来探测。
10.如权利要求6所述的方法，还包括当没有探测到所述表面的位移并且在显示器上显示菜单时通过检测相对于多个键的 输入位置来确定滚动输入。
11.一种移动通信设备，包括 用于提供多个键的装置；用于检测相对于多个键的输入位置的装置； 用于探测用于提供多个键的装置的位移的装置；用于确定输入键的装置，其中当探测到用于提供多个键的装置的位移时通过检测到的 输入位置确定所述输入键；以及用于向用户提供触觉反馈的装置。
12.如权利要求11所述的移动通信设备，其中用于提供多个键的装置包括具有键信息 的玻璃表面或者液晶显示器(LCD)中的至少一个。
13.如权利要求12所述的移动通信设备，其中用于检测相对于多个键的输入位置的装置包括电容式薄膜。
14.如权利要求13所述的移动通信设备，其中用于探测用于提供多个键的装置的位移 的装置包括致动器，其中所述致动器当变形或被接触时产生电信号。
15.如权利要求14所述的移动通信设备，还包括用于显示与所确定的输入键相关的 信息的装置。
16.一种设备，包括 键盘组件，包括 覆盖多个键的表面；和用于探测所述表面的向下位移的致动器；以及 逻辑，被配置为检测所述键盘组件内的输入位置，以及当所述致动器探测到所述表面的向下位移时基于所检测的输入位置确定输入键。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述表面是玻璃的并且所述多个键印制在所述玻 璃表面的底表面上。
18.如权利要求16所述的设备，其中所述表面是塑料的并且所述多个键印制在所述塑 料表面的底表面上。
19.如权利要求16所述的设备，其中所述表面是LCD并且所述多个键显示在所述LCD上。
20.如权利要求16所述的设备，其中所述表面的向下位移向用户提供触觉反馈。
全文摘要
一种移动通信设备，包括键盘组件，其包括覆盖多个键的玻璃盖；用于探测所述玻璃盖的向下位移的致动器；以及逻辑，该逻辑被配置为检测所述键盘组件内的输入位置，并且当所述致动器探测到所述玻璃盖的向下位移时基于所检测的输入位置确定输入键。
文档编号G06F3/048GK101828379SQ200880023041
公开日2010年9月8日 申请日期2008年1月3日 优先权日2007年7月6日
发明者H·赫林斯拉克 申请人:索尼爱立信移动通讯股份有限公司