無控制器的快速觸感反饋鍵盤的制作方法
【專利說明】無控制器的快速觸感反饋鍵盤
【背景技術】
[0001] 鍵盤是用于向各種計算設備提供輸入的重要和普遍的輸入機制。盡管開發了諸如 觸摸屏、語音識別和手勢識別的各種替代人類輸入技術，鍵盤和小鍵盤仍然是用于人類輸 入到計算設備的最常用設備。能夠W中到高速（即，大約每分鐘50字或W上)打字的大多數 訓練有素的打字員傾向于依賴觸覺反饋（即，觸摸或觸感反饋），所述觸覺反饋向打字員指 示鍵已被壓下。具有可機械移動的鍵的鍵盤(在本文中稱為"機械鍵盤"）通常通過向使鍵盤 的運些彈黃加載的、可移動的鍵致動的用戶提供某種形式的自然發生的觸覺反饋而滿足了 該需要。例如，用于在傳統的機械鍵盤中提供觸覺反饋的一種普遍的機構是每個鍵下面的 "屈曲彈黃"機構，其當用戶使鍵致動時在來自用戶的手指的足夠的壓力下屈曲。彈黃的屈 曲引起卡扣動作，運向用戶提供了觸感感覺，W指示鍵已被致動。
[0002] 隨著計算設備已隨著計算機技術的進步而變得更小和更便攜，傳統的機械鍵盤已 變得不那么普遍，特別是對于具有較小的形狀因素的計算設備來說。運是因為，機械鍵盤中 采用的技術可W提供對鍵盤的最大薄度的設計約束。關屯、他們的設備的便攜性的制造商已 經通過開發不采用可機械移動的鍵的替代鍵盤技術解決了運個問題。其結果是，具有所謂 的"非致動"鍵的運些鍵盤可W被制作得甚至比最薄的機械鍵盤更薄和更光滑（~3毫米 厚）。例如，壓敏鍵盤不需要可機械移動的鍵或部分。因此，對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構和感應功能的材料。運些替代鍵盤技術實現了更便攜的計算 設備和鍵盤。
[0003] 然而，具有非致動鍵（即，通常不機械致動的鍵)的較薄的鍵盤不能提供觸感反饋。 使用運樣的鍵盤的打字員只能在鍵的表面上感覺到他們的手指，但是無法感覺到鍵的任何 運動。在沒有觸覺反饋的情況下，訓練有素的打字員變得不確定擊鍵是否被記錄，并且他們 被迫訴諸于通過檢查手指的放置的視覺反饋，運會減慢打字速度。
【發明內容】
[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反饋的技術，該觸覺反 饋對于各個非致動鍵(例如，薄鍵盤或者小鍵盤的鍵)來說是本地的。觸覺反饋可W具有針 對被用戶按壓的單獨的鍵的模擬的"鍵點擊"反饋形式，W使得用于按壓鍵的手指感覺到觸 感感覺。觸覺反饋模仿機械鍵(例如，屈曲彈黃、彈出式圓頂鍵開關等）的觸感感覺，W給予 用戶他們已經使可機械移動的鍵致動的感知。
[0005] 提供了本
【發明內容】
，W便W簡化的形式介紹下面在【具體實施方式】中進一步描述的 一些構思。本
【發明內容】
不是旨在標識要求保護的主題的關鍵特征或者必要特征，也不是旨 在用于限制所要求保護的主題的范圍。
【附圖說明】
[0006] 參照附圖描述了【具體實施方式】。在附圖中，附圖標記的最左側的數字標識其中該 附圖標記第一次出現的圖。不同圖中的相同附圖標記指示相似或相同的項目。
[0007] 圖I示出了包括用于局部化觸覺反饋的壓電致動器的示例致動器開關的分解透視 圖。
[0008] 圖2A示出了致動器開關的沿圖1的剖面線A-A的局部側視橫截面圖，其包括被配置 為響應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的壓電電極之后 的致動器開關的沿圖1的剖面線A-A的局部側視橫截面圖。
[0010] 圖3示出了實現致動器開關的示例性計算設備。
[0011] 圖4示出了針對鍵盤的致動器開關的輸入檢測的框圖。
[0012] 圖5示出了針對鍵盤的致動器開關的輸入檢測的框圖。
[0013] 圖6示出了各種致動器的開關的時序。
[0014] 圖7示出了包括用于局部化觸覺反饋的壓電致動器的示例致動器開關的分解透視 圖。
[0015] 圖8A示出了致動器開關的沿圖7的剖面線A-A的局部側視橫截面圖，其包括被配置 為響應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的壓電電極之后 的致動器開關的沿圖7的剖面線A-A的局部側視橫截面圖。
[0017] 圖9示出了鍵盤的鍵盤編碼器和致動器開關的框圖。
[0018] 圖IOA示出了針對致動器開關的輸入檢測的框圖。
[0019] 圖IOB示出了針對致動器開關的輸入檢測的框圖。
[0020] 圖IOC示出了針對致動器開關的輸入檢測的框圖。
[0021] 圖11示出了使用電容性開關并且包括用于局部化觸覺反饋的壓電致動器的示例 致動器開關的分解透視圖。
[0022] 圖12A示出了致動器開關的沿圖11的剖面線A-A的局部側視橫截面圖，其包括被配 置為響應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的壓電電極之后 的致動器開關的沿圖11的剖面線A-A的局部側視橫截面圖。
[0024] 圖13A示出了電容性基本鍵推動檢測的框圖。
[0025] 圖13B示出了電容性基本鍵推動檢測的框圖。
[0026] 圖14示出了包括用于局部化觸覺反饋的壓電致動器的示例致動器開關的分解透 視圖。
[0027] 圖15A示出了致動器開關的沿圖14的剖面線A-A的局部側視橫截面圖，其包括被配 置為響應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器開關的沿圖14的剖面線A-A的局部側視橫截面圖。
[0029] 圖16示出了在實現觸覺反饋組件的鍵盤上提供的局部化觸覺反饋。
[0030] 圖17是提供根據一些實現方式的觸覺反饋的示例過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 除其它方面之外，本公開內容的實施例針對用于在不使用控制器的情況下提供快 速觸覺反饋的技術和系統，該觸覺反饋對于物理鍵盤或者小鍵盤的各個非致動鍵來說是本 地的。如本文所使用的，術語"鍵盤"可W包括適于包括非致動鍵的任何類型的鍵盤、小鍵盤 或者輸入設備。本文所公開的實施例在與平板觸摸或者平板計算機、筆記本電腦或者膝上 型計算機等集成的、或者被用作其外圍設備的鍵盤中獲得特定應用。具體地，本文公開的實 施例通過提供具有改善的便攜性(運對于觸摸打字員也是實用的）的、相對薄的鍵盤而使便 攜式計算設備獲益。然而，應當明白的是，所公開的實施例還可W用于其它應用，其包括用 于電視機或類似設備的遠程控制輸入設備、游戲系統控制器、移動電話、汽車用戶輸入機 審IJ、家庭自動化(例如，嵌入家具、墻壁等中的鍵盤)等等。
[0032] 本文所公開的技術和系統利用壓電式致動器(壓電致動器)作為具有非致動鍵的 鍵盤中的致動器開關的部分。壓電致動器響應于電流使形狀變形并且改變，運導致觸感感 知。雖然在本文中描述了壓電致動器，但是可W使用對電流產生用于提供觸覺反饋的合適 的物理響應的任何其它類型的致動器。各種天然和合成材料表現出壓電效應。用于壓電致 動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將多個致動器開關放置在與鍵盤的非致動鍵的布局大致對應的布局中。在一 些說明性的例子中，由每個致動器開關產生的機械力對于鍵盤的每個非致動鍵而言可W是 分離的和局部化的。觸覺反饋可W在按壓在單獨的非致動鍵上的用戶的手指上創建局部化 的、觸感的鍵點擊感覺。
[0034] 可W W多種方式來實現本文中所描述的技術和系統。下面參照W下附圖提供示例 實現方式。
[0035] 示例致動器開關
[0036] 圖1示出了包括用于局部化觸覺反饋的壓電致動器102的示例致動器開關100的分 解透視圖。壓電電極104在壓電致動器102的頂表面上，并且膜電極106在柔性膜108的底表 面上。壓電致動器102的底表面在導電基底平面110的頂表面上，導電基底平面110可W由銅 或任何其它合適的導電材料制成。膜電極106連接到高電壓信號源化VP)。基底平面110連接 到信號地(SG)。壓電電極104連接到高阻抗輸入檢測器(DT)。導電粘合劑可W用于將壓電致 動器102禪合到基底平面110。然而，可W采用將壓電致動器102附著到基底平面110的任何 合適的方