独立输入设备的制作方法

所描述的实施例涉及消费电子设备。更具体地，所描述的实施例涉及适用于接收用于计算设备的控制的触知用户输入的方法和装置。

背景技术：

大多数消费电子设备包括某些类型的基于触摸的接口，诸如键盘、触摸屏、可移动按钮等等.对于具有可移动部件的基于触摸的接口，用户的体验可以受到诸如移动的阻力、移动的平滑度以及移动的范围之类的在可移动部件的致动期间生成的反馈的影响。通常，用户发现基于触摸的反馈的某些组合比其他组合对于触摸来说更加令人愉悦。另外，从可视性角度，用户经常发现紧凑且光滑的设计更加美观.视觉上有吸引力的光滑且紧凑的设计趋向于具有紧凑的外壳，该紧凑的外壳几乎没有为与基于触摸的接口部件相关联的宽范围的移动留下空间。

技术实现要素：

独立输入设备可以是向相关联的主计算设备提供触摸输入的触摸板。独立输入设备可以包括限定内部腔的楔形基座、耦接到楔形基座并且具有置于内部腔之上的触摸表面的触摸板、以及耦接到楔形基座和触摸板的多个悬臂梁.楔形基座可以被配置为搁置在外部支撑表面上，以使得触摸表面与外部支撑表面被成角度呈现。触摸板可以被配置为接受用于相关联的主计算设备的触摸输入。悬臂梁可以被配置为将来自触摸输入的力传递到楔形基座内的传感器。

独立输入设备还可以包括耦接到悬臂梁并且被配置为响应触摸输入生成触觉输出的触觉生成器、集成在楔形基座的壁内并且被配置为与相关联的主计算设备通信的天线部件、位于内部腔内的天线谐振腔、以及包括具有销的滑动部件的开关组件，该销穿过楔形基座中的壁延伸。开关组件还可以包括开关梁，该开关梁具有与位于滑动部件上的止动区域处的多个凹部啮合的突出物。

从下面结合附图的详细描述中其他方面和优点将变得明显，其中附图通过示例的方式示出了本发明的原理。

附图说明

通过下面的详细描述结合附图将容易理解所描述的实施例，在附图中类似的附图标记表示类似的结构元件，并且其中：

图1示出了根据所描述的实施例的独立输入设备的视图。

图2示出了根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的后壁的视图.

图3示出了根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的基座部分的内部的视图。

图4A示出了根据所描述的实施例的用于图1的独立输入设备的前螺纹管接头(front boss coupling)的视图。

图4B示出了根据所描述的实施例的用于图1的独立输入设备的后螺纹管接头(rear boss coupling)的视图。

图5示出了根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的触摸板的内部的视图。

图6示出了根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的整个开关组件的视图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，阐述了大量具体细节以提供对所描述的实施例隐含的构思的深入理解.然而，对于本领域技术人员来说明显可以在没有这些具体细节中的一些或者全部细节的情况下实践所描述的实施例。在其他实例中，公知的过程步骤没有被详细描述，以避免不必要地使隐含的构思模糊。

一般来说，本文所公开的实施例涉及非常适合与计算设备一起使用的独立输入设备。特别地，独立输入设备可以接收来自用户的触知(tactile)输入，并且提供触觉(haptic)反馈，该触觉反馈可以给用户超出使用常规输入设备所体验到的物理感受之外的物理感受。在一个实施例中，独立输入设备可以具有整体的楔形并且具有以某个角度暴露给用户的触敏(touch sensitive)表面。整体的楔形可以增强独立输入设备的美感，以及提供更加舒适的用户体验。例如，当独立输入设备采取具有关于水平支撑表面成某一倾斜度设置的触摸表面的触摸板的形式时，触摸表面可以更容易地被用户看见和使用。独立输入设备可以使用无线通信信道和/或有线通信信道与主设备进行通信。主设备可以包括可以由独立输入设备提供的信号控制的任何计算设备。例如，主设备可以采取桌面型计算机、膝上型计算机、平板设备等的形式.

对于本讨论的剩余部分并且不失一般性地，按照被设置为接收用户提供的触摸事件的轨迹板来讨论独立输入设备，其中该触摸事件可以由主设备解释为控制信号。触摸事件可以包括例如来自同时作用的多于一个手指的手指手势.手势还可以包括诸如扫过(swipe)或者轻敲(tap)之类的单个手指触摸事件.轨迹板可以用于通过通信信道向主设备提供控制信号。通信信道可以是有线的或者无线的。因此，轨迹板可以至少在相关部分中由无线电频率(RF)可穿透的诸如塑料或者陶瓷之类的材料形成。以这种方式，RF传输的通道不被阻碍或者阻塞。

触摸板可以是楔形的，该形状意味着触摸表面关于触摸板搁置在其上的支撑表面成某一角度倾斜.以这种方式，楔形形状既提供了美感也改善了用户接入。轨迹板可以包括具有侧壁的壳体，该侧壁可以被成形以使得面向后的壁具有比相对的面向前的壁更大的高度。例如，侧壁可以具有三角形形状，其从在轨迹板的后部处的第一高度到在轨迹板的前部处的减小的第二高度逐渐变细.触敏的触摸表面可以由透明材料形成，并且具有带纹理的外部表面以及用透过透明触摸表面可以看见的不透明层覆盖的内表面.不透明层可以由具有可以透过触摸表面的透明材料看见的颜色或者其他表面特征的材料(诸如墨)形成。为了促进无线通信，轨迹板包括后壁，该后壁具有由装饰的RF可穿透层覆盖的外部开口以及具有根据用于与主设备进行无线通信的频率范围中的RF能量的传输的尺寸和形状的内部开口。

壳体可以由坚固且耐久但轻质的材料形成.这样的材料可以包括合成材料或者诸如铝之类的金属。铝具有使其成为多部分壳体的良好选择的多个特性.例如，铝是良好的电导体，其可提供良好的电气接地，以及它可以被容易地机加工并且具有公知的冶金特性。此外，铝并不是高活性的并且是非磁性的，如果便携式计算系统具有RF能力，诸如WiFi、蓝牙等，则非磁性是基本要求。为了既保护壳体又提供(视觉和触知二者)具有美感的成品表面(finish)，保护层可以被放置在或者形成在壳体的外表面上.保护层可以以既增强壳体的美感又保护便携式计算系统的外观的方式被施加。在一个实施例中，当多部分壳体由铝形成时，铝的至少一个外表面可以被阳极化以形成保护层。

为了向用户提供美感，便携式触摸板的形状可以具有对于眼睛和触摸来说令人愉悦的外形。在所描述的实施例中，壳体可以具有楔形形状。楔形形状可以使得当便携式触摸板的底部表面被放置在诸如桌子或工作台之类的平的支撑表面上时，由楔形壳体呈现的角度可以为使用触摸板提供便利。通过以与用户的手指更加自然的对准来呈现触摸板表面，楔形形状可以改善用户与触摸板的交互。以这种方式，改善的人体工程学可以帮助减小放置在用户的手腕上的应力和应变(stress and strain)的量。

壳体可以具有限定开口的边缘以及环绕开口的镶边部分(trim portion)。在一个实施例中，镶边部分可以是触摸叠层(touch stack)的一部分，该触摸叠层被定义为可以根据在触摸表面处施加的力进行运动的部件。以这种方式，当力施加到触摸表面时，触摸叠层和相关联的部件可以通过朝着壳体的内部移动直到与镶边部分或者充当硬止动件的触摸叠层的其他部分接触为止来响应.

在所描述的实施例中，内部操作部件可以被安装并且由壳体支撑，从而提供集成结构。因此，壳体可以具有整体形成的支撑梁，该支撑梁具有关于壳体的角位移(angular displacement)。换句话说，支撑梁可以关于壳体成除了90度之外的其他角度形成，并且因此可以提供支撑结构，该支撑结构允许固定组件(诸如螺纹管(boss)和相关联的紧固件)关于壳体的渐细结构(tapered structure)被放置，以便提供更多数量的螺纹啮合。例如，可以使用型锻技术(swaging technique)将螺纹管放置在支撑梁的下面，型锻技术可以扩大该螺纹管，并且有助于将螺纹紧固件固定到该螺纹管中的较少达到的区域中.以这种方式，可以使用型锻连接器将螺纹紧固件锁入合适的位置中，从而相对于结合触觉引擎使用的吸引板锁定该位置，以向用户提供在Z(垂直)方向上运动的错觉。在一个实施例中，印刷电路板(PCB)可以包括镀敷开口(plated opening)(也被称作通孔)，该镀敷开口允许空气/氧气传送到置于触摸表面的内部表面上的墨层。当墨层由白色或者发白的(whitish)墨形成时这尤为重要，因为这样可以阻止墨层由于公知的化学反应而变色.ESD屏蔽件可以由导电泡沫形成，该导电泡沫可以沿着电池后面的导电路径以放电的形式引导电能。此外，集成开关系统可以由用户使用以切换触摸板的当前操作状态(开(ON)、关(OFF)、待机(STBY))。无线天线系统可以集成到壳体中。

下面参考图1-6讨论这些实施例和其他实施例。

图1示出了根据所描述的实施例的独立输入设备的侧面透视图。独立触摸板100可以包括基座102，基座102具有被配置为在外部支撑表面上搁置在底部表面或者边缘101处的逐渐变细或者楔形的横截面，以及被设置为检测触知或者触摸事件的触摸表面104。基座102可以具有侧壁106，侧壁106具有逐渐变细的外观。更具体地，在示出的实施例中，两个侧壁106呈现三角形形状，以使得侧壁106在后部108处具有高度h1，该高度h1在前部109处减小到高度h2。以这种方式，触摸表面104关于外部支撑表面成角度θ向用户呈现。在所描述的实施例中，触摸表面104可以包括或者耦接到能够检测由用户发起的触摸事件的传感器。为了提供增强的用户体验，触摸板100可以包括触觉致动器(未示出)，该触觉致动器可以通过生成触觉响应112来响应触摸事件。在某些情况中，除了触觉响应以外，触摸板100可检测在触摸表面104处施加的力F的大小。力F的大小又可以被用作可以由与触摸板100通信的主设备(未示出)使用的控制信号。触摸表面104可以由透明材料形成，并且可以具有带纹理的外表面以及由可以被用于增强触摸表面104的美感的材料层进行涂覆的内表面。例如，触摸表面104的内表面可以由具有透过形成触摸表面104的透明材料可见的颜色或者表面特性的墨层覆盖。

图2示出了根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的后壁的视图。后壁114可以位于触摸板100的后部108处。后壁114可以包括开口116，开口116可以包括集成天线118，集成天线118中的每个集成天线可以由装饰覆盖层120覆盖，该装饰覆盖层可以被用于向后壁114提供连续的外观。开口116具有允许在符合触摸板100与主设备通信所使用的无线通信协议的频率范围中的RF能量通过的尺寸和形状.当基座102以及后壁114由诸如类似铝、不锈钢等的金属之类的RF不可穿透的材料形成时，这尤其重要。后壁114还可以包括具有可以容纳连接器组件124的尺寸和形状的开口122.开口126可以被用于容纳下文将以更多细节描述的开关组件128。

图3示出了根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的基座部分的内部的视图。示出的基座部分包括基座102以及触摸板100内的各个部件，其中触摸表面部分从中移除。基座102可以具有限定开口204的边缘202以及环绕和限定开口204的抬高的镶边部分206。在一个实施例中，镶边部分206可以是触摸叠层的一部分，该触摸叠层被定义为可以根据在触摸表面104处施加的力开始运动的部件。更具体地，镶边部分206可以充当限制触摸叠层向下移动的止动件。以这种方式，当力被施加到触摸表面104时，触摸叠层可以通过朝着基座102的内部移动直到与镶边部分206或者充当硬止动件的触摸叠层的另一部分接触为止来响应。

在各个实施例中，整个触摸板100本质上集成化程度更高并且模块化程度更低，其可以包括将内部的部件容纳在一起的外部壳体或外壳。许多内部部件被安装到壳体或者外壳，诸如利用基座102。在基座102处或者在基座102内的各个部件可以包括悬臂梁208、应变片210、胶垫212、电池214、触觉引擎216、多层板(MLB)218、隔板220、可以包括菱形凸起224以及点画图案226的一个或多个胶板222、靠近集成天线118的天线谐振腔228、开关腔229、前螺纹管接头230、后螺纹管接头240以及开关组件128。

悬臂梁208可以操作以将触摸叠层耦接到基座102，以使得触摸叠层可以在名义上驻留在静止的或者“向上”的位置处，并且还可以被按压到致动的或者“向下，，的位置。梁208可以是可以与其他内部部件分开的支撑梁。在某些情况中，梁208可以与外部壳体或者外壳集成。梁可以具有在其上或者在其周围的应变片210，以便在触摸表面104被靠着其按压时能够感应到应变。然后应变片可以有助于在感应到足够的应变时激活一个或多个致动器。

出于若干原因，梁208可以如图所示成角度。梁成角度的特性可以允许更大的长度并且因此更大的悬臂杠杆作用。另外，因为梁绕着容纳电池214的电池腔延伸，所以梁成角度的特性为最大的电池尺寸提供更大的内部空间。此外，成角度的粱允许螺纹管接头230、240以及其中的螺钉将位置转移到允许更多螺纹啮合的设备内的更好的位置。

触觉引擎216可以包括致动器，该致动器可以是电磁线圈绕线式电动机，该电磁线圈绕线式电动机牵拉或摇动钢部件以使其移动或者振动诸如约30微米之类的小的量。钢部件可以耦接到一个或多个基于胶的部件或者垫212，该一个或多个基于胶的部件或者垫212使振动减弱但是还将该移动中的某些移动沿梁208传递并且接着传递到触摸表面104，在触摸表面104处用户体验到触觉反馈。胶可以是硅基的胶，其有助于在部件之间的移动或振动的适当传送。

当用户靠着推压时，典型的触摸板或者轨迹板将物理地向上或向下按压.作为替代触摸板100摇动或者振动小的量，并且在水平方向上以可以感觉像是触摸表面的向上和向下移动的速率而被体验到。应变片210感应力以便确定用户用怎样大的力推压触摸表面。该力的量然后可以被用作到相关联的计算设备的输入。这可以包括实际测量的和通信的模拟量，诸如在力反馈实施例中，和/或可以包括离散量或递增量，诸如轻点击和深点击。

胶可以包含在胶垫212内，胶垫212可以被模制(molded)或者以其他方式耦接到胶板222，胶板222又可以被胶粘或者以其他方式耦接到梁208.吸引板(未示出)可以被胶粘或者以其他方式耦接到胶或胶板中的一个或多个。当被致动时，梁208像弹簧一样偏斜，并且梁208被制定尺寸和角度以允许由电池214填充的较大的中心腔和空间，同时仍然有助于不论触摸表面104在何处被按压都保持相似的性能。力挠曲部(force flexure)209可以在梁208的末端处与梁208整体形成以在某些实施例中形成悬臂，如图所示。可替代地，力挠曲部209可以是在梁208下方并且向外伸出(cantilever out)以形成触摸叠层的一部分的分开的部件，其允许在触摸表面104处的触摸可以由设备感应。胶垫212可以在力挠曲部的末端处。胶的剪切刚度可以被选择以便以优选的大小和速度传送并减弱移动和振动.

隔板220可以在基座102的后端处集成到壳体中。在隔板下面并且靠近天线窗可以是天线谐振室228，其可以限制来自MLB 218和其他电气部件的干扰或噪声。天线室228可以包括用于RF通信的馈送点和接收点。壳体中的贯通槽116被制定尺寸以被调谐以用于RF通信.

前胶板222承载胶212并且为触摸叠层增加刚度。胶垫212被包覆成型(overmold)到胶板222。菱形凸起224被添加到前胶板222以提供附加的刚度。点画图案226可以添加到一个或者两个胶板222以减轻尤其是在凸起224周围由于胶板的不平整性而可能产生的表面应力。尽管点画图案226被示为覆盖凸起224和胶板222的下边缘之间的小区域，但是要理解的是，这种点画图案可以位于其他位置、可以较大或者二者兼具。例如，点画图案226可以替代地位于凸起224的顶部。可替状地，整个胶板222可以用点画图案覆盖。这也可以包括或者可以不包括凸起224的顶部。其他位置和尺寸也是可能的.

包括垫片和导电泡沫的ESD屏蔽件在电池214后面创建导电路径以屏蔽电池。泡沫沿着保护电池214的聚酰亚胺屏蔽件的外周耦接到垫片。垫片耦接可以包括外部壳体的各种导电部件，这些导电部件可以是铝或者另一导电部件。

图4A示出了用于根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的前螺纹管接头的视图。前螺纹管接头230使用穿过梁的开口232将每个梁208的前部固定到基座102。梁上面的螺钉234从顶部进入梁开口232并且拧入从底部部分进入开口的、梁下面的带螺纹的螺纹管236中。带螺纹的螺纹管236可以在基座102或者壳体中整体形成。

图4B示出了用于根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的后螺纹管接头的视图。后螺纹管接头240使用穿过梁的开口242将每个梁208的后部固定到基座102或者壳体。梁208被设置在同样在基座或壳体中整体形成并且同样可以从底部延伸到梁开口242中的带螺纹的螺纹管246上。然后，圆锥形型锻工具可以用于从顶部进入梁开口242并且与带螺纹的螺纹管246啮合。在各种实施例中，带螺纹的螺纹管可以具有上部247以及下部248，其中上部具有不带螺纹的较大直径的开口，下部具有带螺纹的较小直径的开口。圆锥形型锻工具可以进入具有较大直径的上部247并且强制地向外推上部的壁，直到它们变形并且压碎或者压配合到梁开口242内的梁208的壁中。然后圆锥形型锻工具可以被移除，接着螺钉244可以从上面插入到梁开口242中以便与螺纹管246的下面带螺纹的部分248啮合，在型锻过程期间该下面的部分不变形。

类似的型锻过程可以用于如可能所期望地将螺纹管材料变形到其他设备部件内的开口中.这种型锻过程可以包括或者可以不包括螺钉和螺纹管的带螺纹的部分。要以这种方式固定到基座或者外部壳体的这些其他部件可以例如包括致动器。通过将螺纹管的上壁型锻到梁开口的侧壁中，在壳体和梁之间形成更加牢固且有力的耦接，以使得这些部件不会以使用普通螺钉或者紧固方法可能少量地出现的方式相对于彼此移动或者偏移。

图5示出了根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的触摸板的内部的视图。触摸板300可以在其外部上具有触摸表面104，并且可以是由墨覆盖在后面的透明的或者半透明的玻璃，墨可以是白色的或者任何其他颜色。触摸板300可以具有可以充当硬止动件的围绕外周的镶边部302。镶边部302可以是美观的，因为它对于外部是可视的并且还覆盖或者隐藏位于触摸板300内的触摸PCB 304。镶边部302的内部是触摸PCB 304，触摸PCB 304可以邻接镶边部302并且与镶边部302边到边对齐。触摸PCB 304可以具有穿透的板状通孔306以允许空气通过触摸PCB 304以便防止触摸PCB 304之上的白墨变蓝。

胶板222可以在合适的位置处附着到触摸板300的内表面。应变片可以附着到基座102内的挠曲部，并且由于沿着触摸板300的内部的形状切口310，可以为这种布置给出间隙。吸引板320可以在合适的位置处结合到触摸板300的内表面。吸引板320可以是L型，其具有延伸到靠近位于基座部102内的触觉引擎216的空间中的延伸部322。整个轨迹板100可以在由用户致动时轻微摇动。即使实际移动或者振动在水平方向或者X-Y方向上，它也可以感觉像是垂直方向或者Z方向的运动。这可以由触觉引擎216移动或者振动所致，该移动或者振动可以通过吸引板320发送到触摸表面104，和/或通过胶垫212发送到梁208然后到触摸表面104。

图6示出了根据所描述的实施例的图1的独立输入设备的整个开关组件的视图。开关组件128可以被定位为靠近基座102的后壁114中的开口126。集成的开关机构可以包括具有销404或者可以在壳体中的槽或者开口126内前后滑动的其他部分的滑动部件402。滑动部件402可以位于壳体或者基座102内的凹处或者腔129内，并且可以包括销404以及可以在滑动部件的凸缘上整体形成的集成的止动区域406。止动区域406可以包括在其背部上的多个凹部408、410，多个凹部408、410可以对应于滑动开关的不同位置。滑动部件402还可以具有滑动表面412以及用于最小化与壳体的内表面103的摩擦的一个或多个突块或者突出物414。滑动部件402的后部416可用于提供整体质量和稳定性。

开关梁420可以被设置为靠着壳体偏置滑动部件402，并且还被设置为在止动区域406处与凹部408、410啮合。开关梁420可以包括当滑动部件402在不同位置之间滑动时适合于与凹部408、410啮合的啮合构件或者突出物422。啮合构件422可以位于挠曲臂423的末端处，挠曲臂423与开关梁420的另一区域整体形成并且从该区域向外延伸。挠曲臂423可以可能根据需要向上和向下移动，以便使使啮合构件422向上和向下移动以啮合和离开凹部408、410.当啮合构件从一个凹部移动到另一个凹部时，这种啮合可以产生有效的“咔哒”、啪嗒(snap)或者其他显著的反馈。可替代地设计的挠曲臂或者其他布置也是可能的，以允许啮合构件422的轻微移动以便有助于在凹部408、410之间转移.除了啮合构件422和挠曲臂423之外，开关梁420的剩余部分可以诸如通过借助通孔螺纹管426靠着壳体将开关梁锁定在合适的位置的另一集成构件或者突出物424之类地相对于设备壳体保持静止。分开的通孔螺纹管、螺钉或者其他紧固件428既可以用于靠着壳体将开关梁420保持在合适的位置，同时也可以用于限制滑动部件402的运动。

从所撰写的说明书中，本发明的许多特征和优点是明显的，因此，所附权利要求旨在覆盖本发明的所有的这些特征和优点。此外，由于对于本领域技术人员来说容易产生大量的修改和改变，因此本发明不应当局限于如所示出和所描述的精确结构和操作。因此，可以采用所有合适的修改和等价物，如同落入本发明的范围内一样。