输入装置

本发明涉及一种挠性手工输入装置，用于根据手工操作向处理装置 提供输入数据。

在手工操作的键盘的生产中，大家知道使具有多个挠性模制件的弹 性硅钢片，用于提供触觉反馈，从而模拟按键动作。虽然模制的硅橡胶 可提供很满意的触觉反应，材料上的问题是它相对较弱，因而人们知道， 在过度使用后，或设备滥用后会发生故障。

大家知道许多用来增强材料的技术，但是这些公知技术的问题是它 们易干扰材料的操作，因而降低其触觉特性。

按照本发明的一个方面，提供一种手工输入装置，布置成根据手工 操作向处理装置提供输入数据，包括：位置检测装置，布置得识别一个 接触位置；以及设置在所述位置检测装置上方的挠性装置，其中：所述 挠性装置具有多个挠性模制件以提供模拟按键的触觉反馈，每个所述模 制件限定一个顶部和挠性侧壁，以及一个挠性外层安装在多个所述模制 件的顶部上。

在一个推荐实施例中，挠性外层是织物，所述织物可以是针织的， 或者所述织物可以是编织的。

装置可用于许多手持设备，但是，处理装置最好是手持式计算机。

现在对照以下附图以举例方式描述本发明。

图1表示织物位置检测装置；

图2表示手工操作装置随触觉反馈的反应曲线；

图3表示具有图2表示的特性的挠性装置；

图4表示图3所示那种挠性模制件；

图5表示制造方法；

图6表示图5所示那种复合部分；

图7详细表示图6所示方法的进一步操作；

图8表示图7所示方法生产的复合组件；

图9表示用于手持式计算机的本发明的键盘；以及

图10表示蜂窝式移动电话用的本发明的键盘。

图1

一种体现本发明的挠性手工输入装置由一个位置检测装置构成，该 位置检测装置与一挠性盖配合工作以提供触觉反馈。位置检测装置最好 是织物位置检测装置101，它具有多个织物层，与一检测处理器配合工 作，以便在输出触点102和103上产生位置信号。这种位置检测装置在 欧洲专利公开文本第0,989,509号中描述。

作为织物基位置检测系统的替代，本发明也可以采用其它类型的检 测装置如在聚酯膜上印刷的开关矩阵，在本专业中通常称其为挠性电路 (flexi-circuits)。

图1所示的位置检测装置可以为手工操作的键盘装置提供对其进 行最小的附加改动的基础。但是，图1所示的位置检测装置的问题是， 当用手指按下一个概念键(notional key)，使检测装置经过一个机械相 互作用时，它提供的触觉反馈很少。检测装置本身具有很小的弹性变形， 因而当增加用力时所感到的位移度相对来说极小。操作者更熟悉的键盘 上的键的情况是，当按键发生时键实际上弹性变形至一种程度，使人感 到触觉反馈。没有这种触觉反馈，操作者就不能确信按键已正确地进行， 这就可能导致不准确的数据输入或输入速度的下降。 图2

带有触觉反馈的手工操作装置的反应曲线表示在图2中。在图2 中，所施加的力是针对向下位移绘制的。最初，例如用手指操作来施加 力时，向下位移发生的程度由曲线部分201表示。但是，在位置202上 装置的性能突然改变。如部分203所示，即使所施加的力减小也发生显 著的向下位移。装置的突然变形方式向操作者提供了反馈，感到键已被 压下。这尤其会在位置204上被感觉到，在该位置上，迅速向下位移停 止，只有当施加更大的力时才会产生进一步位移。另外，在位置205上， 为实现任何大小的位移都需要很大的力。这有效地代表了键行程的底 部。

因此，需要一种装置，这种装置最初阻碍向下方向的运动，直到达 到一个点(202)，在该点上，以减小的压力就可出现显著的进一步向 下移动，因而对操作者提供反馈，使其感到键已被适当下压。 图3

在图3中表示一种提供图2所示那种力/位移特性的挠性装置。一 个模制的弹性塑料硅片(elastomeric silicon sheet)301具有多个挠性模 制件302，303，这些模制件可提供模拟按键的触觉反馈。每个模制件限 定一个顶部305和一个挠性侧壁306。在这个实例中，挠性侧壁具有一 个拱顶部分307和一个圆筒形部分308。当在箭头309所示方向上施加 压力时，下塌的是挠性侧壁306，在其上施加减小的力就可提供显著向 下位移的程度。但是，材料的弹性可保证当除去手指下压的位移压力时 模制件就可以弹回至其原来的形状。这种键的弹回也被操作者的手指感 到，从而提供进一步的触觉反馈，肯定键已被下压的感觉。

在图3所示的实例中设有三个模制件。在一个工作实施例中，每个 可操作的键设有其各自的模制件，因而在典型的键盘中需要大量的模制 件。 图4

图3中所示的那种挠性模制件可以用在图4所示的传统键盘设计 中。在传统的键盘中，一塑料键401设置在一个模制件如模制件302的 顶部305上。

键401被限制在一个壳体402内，从而限制其基本向下和向上的位 移。

模制件的下侧包括一个突出部分403，用于将所施加的力集中在发 生接触的优选部位。因此，在这个实例中，当压力作用在键401上时， 使第一导体404与第二导体405接触。导体404被一个聚酯片406支承， 而导体405被一个类似的片407支承。带有适当定位的孔409的类似的 片408设置在片404和405之间，从而使触点位移，直至压力作用在键 上。

在本实施例中，需要一个挠性手工输入装置，例如，它可用来包住 一个便携装置如手持式计算机或个人组织器(personal organiser)。由 于有这种要求，使用塑料实心键401就不适合了，不过，除了图1所示 的检测装置以外，还应提供某种形式的触觉反馈。一种类似的装置可以 用于能够传送文字信息的蜂窝式移动电话。

图1的位置检测装置用于识别代表按键的触点位置。一个挠性片设 置在位置检测装置的上方以便提供触觉反馈。该片具有为每个键位的模 制件，每个模制件有一个顶部。另外，一个织物外层安装在模制件的顶 部上。因此，以这种方式，通过布设挠性外层，模制件提供触觉反馈， 而且各模制件的整体性得以维持，因而显著延长了其工作寿命。

一种提供触觉反馈的挠性装置是通过下述方式制成的：将类似于图 3所示的弹性塑料硅片与挠性织物层组合起来，使织物和弹性塑料硅片 接触，并保持这种接触。在一种可能的实施例中，这两层可采用适当的 粘合剂保持在一起，但是，在一个优选实施例中，通过施加温度和压力 使织物层在弹性塑料硅固化前与弹性塑料硅结合。 图5

图5表示一种制造方法，该方法基本包括通过压延过程将弹性塑料 硅施加在织物外层上。

将热固化硅橡胶501的两部分混合物放置在一个容器502中，容器 502包括在其下部位置503上的一个刮片，该刮片从一个移液上浆辊504 移置，以便将一个预定厚度的硅橡胶层505施加在所述移液上浆辊504 上。

移液上浆辊504与一个夹送辊506配合工作，以便从一织物辊508 接受外层织物507。因此，压延过程包括将硅橡胶层505涂布到织物507 上，以便形成一种复合结构509，在这种复合结构中，一层预定厚度的 硅橡胶层以其未固化的形式涂布在外层织物507上。通过刀片510从复 合结构509切下复合层部分，以便为其后的处理工作提供复合部分511。 图6

图6表示放置在两个模具之间的一个复合部分511，模具由上模具 601和下模具602构成。复合的硅橡胶部分603放置得与上模具601接 触，复合的织物层604放置得与下模具602接触。 图7

使上模具601与下模具602接触，加热至180℃的温度，以便使硅 橡胶固化，从而形成具有肖氏硬度为45的弹性塑料硅。织物层604的 结构使得在固化过程中可发生一定程度的变形。织物也许会伸展，但是 对于此处的应用来说，织物不必返回其原来的状态，这是由于硅橡胶可 便于进行任何弹性操作。过量的硅橡胶701通过通路702除去，然后， 在硅橡胶固化后进行修整。从模具601和602取出时所得到的结构基本 类似于图3所示的结构。但是，模制件具有一层与其相连的织物，因而 显著增加了强度和弹力。另外，织物外表面提供了一个可直接与机械相 互作用相接触的表面，因而为形成的织物键盘提供了一个外表面。 图8

将通过图7所示方法生产的复合组件从模具取出，象图8所示那样 反转，从而使硅橡胶表面出现在图1所示的检测装置上。这样，模制件 具有多个挠性装置，布置得处于键盘的位置检测装置的上方。挠性模制 件801提供模拟按键的触觉反馈。每个模制件限定一个顶部802和一个 挠性侧壁803。一个织物形式的挠性外层贴附在模制件的顶部上。在图 8所示的实施例中，挠性外部织物也贴附在挠性侧壁上，并设置在挠性 模制件之间。这样就形成了图8所示的那种键盘组件。 图9

在这个实例中，触觉反馈外表面复合物已借助端盖801，802安装 在图1所示的位置检测装置上。另外，一个界面装置803已连接于位置 检测装置，以便向手持式计算机提供一个界面，使键盘可以和手持式计 算机一起使用。

附加的修整可以施加于键盘，具体来说，需要为各键标识字母数字 符号。在符号印在键位上之前，最好涂布环氧树脂或交联聚合塑料，使 键硬化。其后，通过涂布上述材料提供硬的光滑表面后，可在其上印刷 高分辨率符号。键表面的硬化也有助于在按键时提高机械相互作用。

在优选实施例中，改善的触觉反馈装置已经与织物键盘组合使用。 但是，应当注意的是，这种组合也可以用于传统键盘，织物外表面可使 耐用度显著提高。例如，如果没有织物外表面，图3所示那种硅橡胶触 觉反馈提高装置估计可用大约30万次按键操作。但是，当施加织物加 强层时估计可用超过1千万次按键操作。 图10

图10表示用于移动电话的体现本发明的挠性键盘。移动电话1001 连接于挠性键盘1003的界面装置1003。当不使用时，挠性键盘可以包 住移动电话1001，从而为移动电话提供保护，同时减小了附加体积。