專利名稱：指尖觸覺輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被用在包括移動電話的個人數(shù)字助理中、或者被用在諸如遙控器、隨身聽、鼠標、電子記事本、游戲機、或醫(yī)療設備的緊湊型電子設備中的指尖觸覺輸入裝 置，其利用指尖的觸碰來輸入數(shù)字或字符、圖案或位置信息。
背景技術(shù)：
當前，個人數(shù)字助理十分流行，利用諸如移動電話的小型終端不僅可以進行傳統(tǒng) 的電話通話，而且還可以進行與輸入email等使用的字母和符號相關(guān)的交流，而且通過互 聯(lián)網(wǎng)交換互動信息正在變得更加頻繁。然而，在傳統(tǒng)的鍵盤輸入中，鍵盤輸入裝置被構(gòu)造成以對應于傳統(tǒng)電話中的數(shù)字 按鈕的鍵盤按鈕為中心，結(jié)果導致對該裝置小型化的限制。此外，當輸入字符時，字符鍵被 指定到相關(guān)鍵盤按鈕的各數(shù)字鍵，因此無論所輸入的語言是英語還是日語或是其它語言， 當選擇、輸入和確認字符時，必須操作鍵盤許多次。這類緊湊型電子設備迫切要求小型化，而且已經(jīng)開發(fā)出一種指尖觸覺輸入裝置以 作為用于個人數(shù)字助理等的輸入裝置，該指尖觸覺輸入裝置在人的指尖能夠移動的區(qū)域中 設有多個開關(guān)，并且使得由信息處理選擇出的開關(guān)的每種傳導狀態(tài)之一成為輸入信息。日 本專利NO. 3708508 (即美國專利NO. 7280101，WO 03019373)就涉及這樣一種指尖觸覺輸 入裝置，其公開了提供多個導電觸點、以及選擇和處理輸入信息的技術(shù)。操作者通過觸碰感覺到指尖觸覺輸入裝置的輸入板上提供的表面凸起或類似物， 從而能夠提供想要的輸入信息，在一定范圍內(nèi)移動指尖的力輸入中心，人的指尖在該范圍 內(nèi)移動以選擇輸入信息，然后按壓表面凸起直至對應于每個表面凸起的布置在內(nèi)部的開關(guān) 工作，以便確認輸入信息。其結(jié)果是由指尖的移動來選擇、輸入和確認輸入信息成為可能， 這實現(xiàn)了用于個人數(shù)字助理的、小尺寸、用戶友好的、并且非常棒的輸入裝置。但是，這種輸入裝置需要對齊在內(nèi)部布置的開關(guān)和表面凸起之間的位置。因此存 在結(jié)構(gòu)變復雜而且不適于大規(guī)模生產(chǎn)的問題。此外，在大量內(nèi)蓋簧被用于這種裝置的情況下，存在內(nèi)蓋簧變得極端小，而且變得 難于接收實際點擊感的問題。為了解決這類問題，也考慮過將所使用的內(nèi)蓋簧變換為輕觸開關(guān)(日本注冊商 標)或微開關(guān)。但是由于它們尺寸上的要求，所以不可能將輸入裝置做得更薄或小型化，因 此存在不適于個人數(shù)字助理小型化的問題。專利文件1 日本專利NO. 3708508

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將解決的問題本發(fā)明的目的是提供一種輸入裝置中的指尖觸覺輸入裝置，其在極小范圍內(nèi)(例 如在指尖移動的范圍內(nèi))具有多個鍵，所述多個鍵盡管十分小且薄，但是能夠?qū)崿F(xiàn)鍵輸入，同時保持足夠的點擊感，而且所述多個鍵在大規(guī)模生產(chǎn)方面很有優(yōu)越性。解決問題的方法根據(jù)本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置包括具有在中心敞開的開口空間的框架，以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣；在開口空間的周邊部分固定到框架的一個面的一側(cè) 上、或與框架一體形成的基板，該基板形成開口空間的底面；布置在開口空間內(nèi)部的數(shù)字轉(zhuǎn) 換器，其小于凸緣的內(nèi)周邊的輪廓并且能夠通過施加到其表面的壓力來電測量輸入位置； 大于凸緣的內(nèi)周邊的輪廓的剛性致動器，該剛性致動器被固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的底面?zhèn)龋?且其中剛性致動器的周邊布置在凸緣的底面?zhèn)?；設置在基板和致動器之間的開關(guān)機構(gòu)，其 處在開口空間的中心部分；以及設置在基板和致動器之間的點擊機構(gòu)，其處在開口空間的 中心部分，該點擊機構(gòu)變?yōu)橹聞悠鞑僮鞯闹c，并且裝置被構(gòu)造成在自由狀態(tài)中，開關(guān)機構(gòu) 處于非導電狀態(tài)，而當數(shù)字轉(zhuǎn)換器和致動器在選定位置被預定量或更大的壓力按壓時，點 擊機構(gòu)操作并且開關(guān)機構(gòu)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。優(yōu)選地，還在框架的另一面的一側(cè)上設有表面薄片，并且表面薄片被固定到凸緣， 布置成覆蓋開口空間的表面?zhèn)龋以跀?shù)字轉(zhuǎn)換器上可滑動。此外，優(yōu)選地，多個對應于鍵的 表面凸起被設置在表面薄片的表面上。而且，優(yōu)選地，開口空間通過框架、基板和表面薄片 被密封為防水、防雨(drip-proof)、或氣密的。此外，開關(guān)機構(gòu)和點擊機構(gòu)優(yōu)選地包括設置在基板和致動器的其中一個的大致 中心上的內(nèi)蓋簧，并且該內(nèi)蓋簧內(nèi)側(cè)具有接觸機構(gòu)；以及設置在基板和致動器中的另一個 的大致中心上的突出件，在自由狀態(tài)下，接觸結(jié)構(gòu)變?yōu)榉菍щ姞顟B(tài)，而當利用預定量或更大 的按壓力在選定位置按壓致動器時，內(nèi)蓋簧傳遞點擊感，并且接觸結(jié)構(gòu)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。優(yōu)選 地，內(nèi)蓋簧的行程(stroke)范圍為0. IOmm到0. 30mm。更具體地是，本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置包括具有在中心敞開的開口空間的框 架，以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣；在開口空間的周邊部分固定到框架的一個面 的一側(cè)上的基板，該基板具有一個內(nèi)蓋簧，所述內(nèi)蓋簧布置在開口空間的一側(cè)的大約中心 處，而接觸結(jié)構(gòu)位于內(nèi)蓋簧的內(nèi)側(cè)中；柔性的、可伸展的并易彎曲的表面薄片被固定到凸 緣，使得在自由狀態(tài)下，表面薄片與框架的另一面處在大致相同的水平面上，而且表面薄片 設有多個部署在人的指尖在其中移動的范圍內(nèi)的表面凸起；布置在開口空間的離開表面薄 片一側(cè)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其可在表面薄片上滑動，而且數(shù)字轉(zhuǎn)換器小于凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，其能 夠電測量出施加到表面薄片的力最強的位置；剛性致動器設有突出件，其尺寸設定為在自 由狀態(tài)下，接觸結(jié)構(gòu)變?yōu)榉菍щ姞顟B(tài)，而在表面薄片被按壓的狀態(tài)下，內(nèi)蓋簧受壓，并且接 觸結(jié)構(gòu)變?yōu)閷щ?，而且所述致動器大于凸緣?nèi)側(cè)的輪廓，并且固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明的描述中，在柔軟的程度達到利用人的手指的力就能使其輕微地或容易 地變形并且在自由狀態(tài)下恢復形狀的情況下，表面薄片被判定為“是”或“具有”柔性、可伸 展性和易彎曲性，在堅硬的程度達到利用人的手指的力不能使其變形的情況下，致動器被 判定為“是”或“具有”剛性?？商鎿Q地，本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置包括具有在中心敞開的開口空間的框架， 以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣；在開口空間的周邊部分固定到框架的一個面的一 側(cè)上的基板；柔性的、可伸展的和易彎曲的表面薄片被固定到凸緣，使得在自由狀態(tài)，表面 薄片變得與框架的另一面處在大致相同的水平面上，而且表面薄片設有多個部署在人的指尖在其中移動的范圍內(nèi)的表面凸起；布置在開口空間的離開表面薄片一側(cè)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其可在表面薄片上滑動，而且數(shù)字轉(zhuǎn)換器小于凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，其能夠電測量出施加到表 面薄片的力最強的位置；剛性致動器大于凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，并且固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并且一 個內(nèi)蓋簧布置在基板的一側(cè)上的致動器的大致中心處，內(nèi)蓋簧的內(nèi)側(cè)具有接觸結(jié)構(gòu)，在內(nèi) 蓋簧的中心或基板的中心處設有突出件，其尺寸設定為在自由狀態(tài)下，接觸結(jié)構(gòu)變?yōu)榉菍?電狀態(tài)，而在表面薄片被按壓的狀態(tài)下，內(nèi)蓋簧受壓，并且接觸結(jié)構(gòu)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。可替換地，本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置包括具有在中心敞開的開口空間的框架， 以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣；在開口空間的周邊部分固定到框架的一個面的一 側(cè)上的基板；柔性的、可伸展的和易彎曲的表面薄片固定到凸緣，使得在自由狀態(tài)，表面薄 片變得與框架的另一面處在大致相同的水平面上，而且表面薄片設有多個部署在人的指尖 在其中移動的范圍內(nèi)的表面凸起；布置在表面薄片的開口空間側(cè)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其可在表 面薄片上滑動，而且數(shù)字轉(zhuǎn)換器小于凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，其能夠電測量出施加到表面薄片的 力最強的位置；剛性致動器大于凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，并且固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，而且一個內(nèi)蓋簧 布置在基板的一側(cè)上的致動器的大致中心處或在致動器一側(cè)上的基板的大致中心處，內(nèi)蓋 簧在數(shù)字轉(zhuǎn)換器和致動器之間具有接觸結(jié)構(gòu)?？商鎿Q地，本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置可以包括由柔性的、可伸展的和易彎曲的 表面薄片封閉的開口空間、框架和平行于表面薄片的基板，所述表面薄片具有多個部署在 人的指尖在其中移動的范圍內(nèi)的表面凸起，以及 在開口空間中，布置有數(shù)字轉(zhuǎn)換器和剛性致動器，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器在表面薄片上 可滑動，而且數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠電測量出施加到表面薄片的力最強的位置，而剛性致動器則 固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基板側(cè)，以及接觸結(jié)構(gòu)，其尺寸設定為在自由狀態(tài)下為非導電狀態(tài)，而在表面薄片被按壓的狀 態(tài)下變?yōu)閷щ姞顟B(tài)，并且內(nèi)蓋簧被布置在致動器和基板之間。發(fā)明效果對比迄今為止為了將多個接觸結(jié)構(gòu)應用到這樣的裝置中的情況，需要多個極小尺 寸的內(nèi)蓋簧；在本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置中，這由一個內(nèi)蓋簧實現(xiàn)。還有，結(jié)構(gòu)和電路簡 單，因此便于大規(guī)模生產(chǎn)，而且能夠被制造得尺寸小且薄。作為參考，能夠?qū)崿F(xiàn)厚度不超過 2. 6mm的樹脂、或厚度不超過1. 6mm的金屬制成的框架、凸緣和基板的組件。此外，能夠減少對內(nèi)蓋簧尺寸的限制。而且即使是在表面薄片的中心被預定量或 更大的按壓力按壓的情況下，或甚至在表面薄片的中心以外的部分被預定量或更大的按壓 力按壓的情況下，能夠利用大體同樣的行程和均勻度獲得適當?shù)狞c擊感，其程度達到?jīng)]有 任何不協(xié)調(diào)感。此外，由于剛性致動器布置成相對于表面薄片在操作手指和內(nèi)蓋簧之間可移動， 從而不會再出現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)下的情況(即手指能夠感覺到開關(guān)或內(nèi)蓋簧的折起，并且獲得手 指操作上的適當負載)，那么即使當被連續(xù)使用時，其也會給予良好的操作性而不會變得疲勞。此外，整體能夠被制成防水、防滲和氣密的，并且能夠防止液體、灰塵和污物進入。 因此能夠獲得高可靠性。而且由于多種表面薄片能夠被組合用于一種類型的數(shù)字轉(zhuǎn)換器和 致動器，所以可以容易地在許多種類中對應于小的量。


圖1是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的實施例的截面圖。圖2是示出在圖1的指尖觸覺輸入裝置中的操作狀態(tài)的截面圖。圖3是用于圖1中的表面薄片的設計圖。
圖4是示出在圖1的指尖觸覺輸入裝置中的不同操作狀態(tài)的截面圖。圖5是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的不同實施例的截面圖。圖6是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的不同實施例的截面圖。圖7是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的不同實施例的截面圖。圖8是示出圖7的指尖觸覺輸入裝置的透視圖。圖9是示出表面薄片放置在圖7的指尖觸覺輸入裝置上的狀態(tài)下的截面圖。圖10是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的不同實施例的截面圖。圖11是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的不同實施例的截面圖。圖12是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的不同實施例的截面圖。圖13是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的不同實施例的截面圖。圖14是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的不同實施例的截面圖。附圖標記10 框架11 凸緣12 上殼體13 下殼體20 表面薄片21、22 表面凸起30、31數(shù)字轉(zhuǎn)換器32 扁平電纜33 間隔器40致動器41 突出件50 基板51 內(nèi)蓋簧52 接觸結(jié)構(gòu)53布線圖60,61 開關(guān)基底62 下膜63 上膜64扁平電纜70 復合基底
具體實施例方式將參考附圖描述本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置。圖1是示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的一個實施例的截面圖。圖2是圖1的指尖觸覺輸入裝置的截面圖，其示出了操作狀態(tài)。圖3是表面薄片的設計圖。正如本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的一個實施例，其設有框架10、基板50、表面薄 片20、數(shù)字轉(zhuǎn)換器30和致動器40?？蚣?0具有在中心敞開的開口空間，和從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣11?？?架10可以比表面薄片20稍大一點，但是框架可以是它被用于其中的設備的結(jié)構(gòu)的一部分。 凸緣的開口空間的敞開形狀可以是圓形、橢圓形、或卵形，也可以是諸如帶圓角的四邊形或 多角形的可選形狀?；?0在開口空間的外周被固定到框架10的一個面上的一側(cè)，并且形成開口空 間的底面?；?0的固定方法可以是直接聯(lián)結(jié)，也可以是通過任何已知技術(shù)經(jīng)由其它結(jié)構(gòu) 間接地附連。一個內(nèi)蓋簧51在開口空間的側(cè)面上被布置在基板50的大致中心處，而且在 內(nèi)蓋簧51的內(nèi)側(cè)上具有接觸結(jié)構(gòu)52。內(nèi)蓋簧51的材料選自帶有高耐久性和抗沖擊能力的 材料，諸如金屬或樹脂?；?0由印刷電路板(PCB)制成，而且接觸結(jié)構(gòu)52是印刷電路， 而內(nèi)蓋簧51可以與基板50 —體形成。接觸結(jié)構(gòu)52可以與金屬內(nèi)蓋簧51構(gòu)造成一個電 極，而一個或兩個其它電極被布置在對面的位置中，由此通過內(nèi)蓋簧的變形，接觸結(jié)構(gòu)在非 導電狀態(tài)和導電狀態(tài)之間變換。而且，通過在內(nèi)蓋簧51或?qū)γ娼Y(jié)構(gòu)上設置突出件41，可以 獲得最適合的點擊感。基板50可以與框架10—體形成。而且，還可以形成與框架10—體的基板50，并 將其裝入一個殼體，適當?shù)卦O置用于將開關(guān)連接至外部的諸如扁平電纜64的導線，如果需 要，還可以設置用于固定到框架10的外周邊表面的軸環(huán)，從而制造出指尖觸覺輸入裝置的 封裝件。表面薄片20被固定到凸緣11，從而在自由狀態(tài)下，表面薄片與框架10的另一表 面基本上處在相同的水平面上，而且表面薄片設有多個部署在人的指尖在其中移動的范圍 內(nèi)的表面凸起21，并且具有柔性、彈性和易彎曲性。此外，如果除了布置成陣列的表面凸起 21，如圖3所示的長表面凸起22被布置在兩側(cè)上，那么該裝置只要手指觸碰就能夠被容易 地操作。在表面薄片20的開口空間一側(cè)上布置數(shù)字轉(zhuǎn)換器30，以便其在表面薄片20上可 滑動，而且數(shù)字轉(zhuǎn)換器30小于凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，其能夠電測量出施加到表面薄片20的力最 強的位置。數(shù)字轉(zhuǎn)換器30能夠使用電阻膜系統(tǒng)、壓敏系統(tǒng)或電容系統(tǒng)。數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以通 過諸如扁平電纜32的導線連接到外部。致動器40大于凸緣11內(nèi)側(cè)的輪廓，并且固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器30，其具有剛性，并且 設有突出件41，所述突出件的尺寸設定為在自由狀態(tài)下，接觸結(jié)構(gòu)52變?yōu)榉菍щ姞顟B(tài)，而 在表面薄片20被預定量或更大的力按壓的狀態(tài)下，內(nèi)蓋簧51受壓，并且接觸結(jié)構(gòu)52變?yōu)?導電狀態(tài)。此外，雖然未在附圖中示出，但是內(nèi)蓋簧51和接觸結(jié)構(gòu)52可以固定到致動器40， 以代替將它們固定到基板50。對于任何零件和部件，可以使用已知的電子材料和電子部件。這些零件和部件的形狀和尺寸能夠根據(jù)可應用的個人數(shù)字助理，或緊湊型電子設 備的尺寸、結(jié)構(gòu)和應用而適當改變。然而，通過使厚度做得盡可能薄，對所有結(jié)構(gòu)都能夠獲得實現(xiàn)小型化、薄并且輕的結(jié)構(gòu)。更加具體的是，具有直徑32mm、厚0. 20mm的硅樹脂或樹脂膜表面薄片20，直徑27. 6mm、厚0. 3mm的數(shù)字轉(zhuǎn)換器30，直徑32mm、厚0. 2mm的不銹鋼致動器40，和直徑5mm、高 0. 25mm的金屬或樹脂內(nèi)蓋簧51，對于極薄的指尖觸覺輸入裝置，從基板50的表面到表面薄 片20的表面的厚度不超過1. 2mm。在這種情況下，內(nèi)蓋簧的形成長度等于或小于0. 2mm時， 就能夠獲得適宜的點擊感。下面參考附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的操作。在自由狀態(tài)下，如圖1所示，內(nèi)蓋簧51沒有變形，而接觸結(jié)構(gòu)52處在非導電狀態(tài)。在表面薄片20的中心被預定量或更大的力按壓的狀態(tài)中，突出件41使內(nèi)蓋簧51 變形，而致動器40相對于基板50保持在平行狀態(tài)，從而接觸結(jié)構(gòu)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。此外，在除了表面薄片20中心以外的部分被預定量或更大的力按壓的狀態(tài)中，那 么就如圖2所示，按壓位置變?yōu)閴毫c，在致動器40的對角側(cè)的相對邊緣處與凸緣11抵接 的位置變?yōu)橹c，并且通過杠桿原理傳遞按壓力，從而突出件41變?yōu)椴僮鼽c，而內(nèi)蓋簧51 變形，接觸結(jié)構(gòu)52導電?？商鎿Q地，如在圖4的截面圖中所示，按壓位置變?yōu)閴毫c，而在 致動器40的邊緣處與基板50接觸的位置變?yōu)橹c，通過杠桿原理傳遞按壓力從而突出件 41變?yōu)椴僮鼽c，內(nèi)蓋簧51變形而接觸結(jié)構(gòu)52導電。圖2中示出的支點或圖4中示出的支 點是否變?yōu)橹c分別由位置關(guān)系和撓性確定?？商鎿Q地，如圖5的截面圖所示，具有多個接觸結(jié)構(gòu)52的開關(guān)基底60可以被布置 在數(shù)字轉(zhuǎn)換器31和致動器40之間。通過具有這樣一種結(jié)構(gòu)，那么即使在內(nèi)蓋簧中發(fā)生異 常，也能夠避免輸入功能的喪失?？商鎿Q地，如圖6的截面圖中所示，復合基底70可以被設置成組合數(shù)字轉(zhuǎn)換器和 開關(guān)基底的功能。通過具有這樣一種結(jié)構(gòu)，用于位置對準的處理過程的數(shù)量能夠被進一步 減少?？蚣馨ㄉ蠚んw12和下殼體13的實施例被示出在圖7的截面圖、圖8的透視圖 中，而在表面薄片進一步被放置在頂上的狀態(tài)中的截面圖被示出在圖9中。在這個實施例 中，上殼體12的一部分提供上述凸緣的功能，并且所獲得的指尖觸覺輸入裝置能夠被當作 獨立的電子部件操縱，從而便于被附接至移動電話或類似物。本發(fā)明并不限于最佳模式和實例。也就是說，首先，根據(jù)本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置包括具有在中心敞開的開口空 間的框架，以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣；形成開口空間的底面的基板；布置在 開口空間內(nèi)部的數(shù)字轉(zhuǎn)換器；固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的底面?zhèn)鹊膭傂灾聞悠?，并且其中致動?的周邊布置在凸緣的底面?zhèn)?；在開口空間的中心部分中，設置在基板和致動器之間的開關(guān) 機構(gòu)；在開口空間的中心部分中，設置在基板和致動器之間的點擊機構(gòu)，其變?yōu)橛糜诓僮髦?動器的支點，并構(gòu)成為如下在自由狀態(tài)中，開關(guān)機構(gòu)處于非導電狀態(tài)，而當利用預定量或 更大的按壓力在任選位置按壓數(shù)字轉(zhuǎn)換器和致動器時，點擊機構(gòu)操作并且開關(guān)機構(gòu)變?yōu)閷?電狀態(tài)。結(jié)果，例如不再需要為設在指尖觸覺輸入裝置上的輸入鍵提供相應的開關(guān)，而且不 再需要提供賦予每個輸入鍵點擊感的點擊功能。此外，如上所述，致動器能夠以點擊機構(gòu)為 支點樞轉(zhuǎn)，并且可能通過預定量或更大的按壓力在表面薄片以內(nèi)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器的任選位置 中操作點擊機構(gòu)和開關(guān)機構(gòu)。因此存在使得在表面薄片以內(nèi)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器的任一表面位置中只有一個用于開關(guān)操作的開關(guān)機構(gòu)和一個點擊機構(gòu)的點，該點可以對應于多個具有點擊 感的輸入鍵的輸入、選擇和確認操作。如上所述，開關(guān)機構(gòu)和點擊機構(gòu)優(yōu)選由內(nèi)蓋簧51和設置于其上的接觸結(jié)構(gòu)52組 成。然而，如果存在其結(jié)構(gòu)允許0. IOmm到0. 30mm的極小行程的開關(guān)件，而且從耐久性和獨 特點擊感的觀點來看其能夠被替代，那么就可以利用這種開關(guān)件來替換這些開關(guān)機構(gòu)和點 擊機構(gòu)。此外，本發(fā)明的特征在于可以利用一個對應于多個輸入鍵的開關(guān)進行輸入。但是 可以單獨設置其它輔助開關(guān)。本發(fā)明的主要用途是在輸入設備的應用中，在該輸入設備中，多個對應于鍵的表 面凸起21設置在表面薄片20的表面上，并且輸入信息的輸入、選擇和確認可能通過表面凸 起的觸覺由指尖完成。但是，本發(fā)明不限于此，本發(fā)明還可應用于其它形式的用于小型終端 的輸入裝置，在該輸入裝置中，多個鍵布置在人的指尖能夠在其中移動的極小范圍內(nèi)，本發(fā) 明還可應用于其它類型的輸入裝置，其中僅利用一個開關(guān)機構(gòu)就能實現(xiàn)特殊的點擊感和輸 入操作。在上述實施例中，數(shù)字轉(zhuǎn)換器30被固定到致動器40，表面薄片20被固定到框架 10的頂部，因此表面薄片20的內(nèi)表面被布置成在數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的頂表面上可滑動。然而， 表面薄片20能夠粘附著數(shù)字轉(zhuǎn)換器50—起被固定。下面介紹具有此類結(jié)構(gòu)的一些實施例。圖10為示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的實施例的截面圖。在此實施例中，表面 薄片20的操作部分的內(nèi)表面被固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的頂表面，并且表面薄片20的外周部 分通過上殼體12的頂部和產(chǎn)品殼體14的下表面固定在上殼體12的頂部和產(chǎn)品殼體14的 下表面之間。圖11為示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的實施例的截面圖。在此實施例中，具有 大約與數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的外部形狀相同尺寸的表面薄片20被固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的上表 面，而且通過將它們從內(nèi)側(cè)壓到產(chǎn)品殼體的外周的內(nèi)表面來固定它們，所述產(chǎn)品殼體具有 小于數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的外部形狀并且大于表面薄片20的操作部分的開口。圖12為示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的實施例的截面圖。在此實施例中，具有 大約與數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的外部形狀相同尺寸的表面薄片20被固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的上表 面，并且表面薄片20的凸起高度形成為Imm或更高。而且，根據(jù)凸起21、22在產(chǎn)品的飾面 板15中形成通孔16，使得凸起21、22從飾面板15的上表面突出大約0. Imm到0. 5mm。以 此方式，裝置沒有到達產(chǎn)品的頂部，而且裝置的上側(cè)被飾面板15覆蓋，只有凸起21、22從產(chǎn) 品的表面顯露。圖13為示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的實施例的截面圖。在此實施例中，不同 于圖12所示的實施例，升起凸起的高度的部分被分離帽23所取代。相應的帽被裝配到形 成在表面薄片20上的對應凸起21上。利用如下構(gòu)造，諸如金屬和具有金屬涂層的塑料的 剛性材料能夠容易地被應用為使用凸起的鍵，在所述構(gòu)造中，充當凸起的部分被分成兩個 元件，與柔性的、可伸展的、并且易彎曲的表面薄片20分離。以此方式，多種設計能夠被應 用到產(chǎn)品中。圖14為示出本發(fā)明的指尖觸覺輸入裝置的實施例的截面圖。該實施例在接觸結(jié) 構(gòu)方面與圖1-9中所示的實施例不同。該實施例的開關(guān)機構(gòu)結(jié)構(gòu)包括上膜63和下膜62(膜 基底)，它們分別設有印刷圖案。在自由狀態(tài)中，印刷在下膜62上的接觸圖案處于非導電狀態(tài)。這種接觸圖案可以通過扁平電纜連接至外部。內(nèi)蓋簧51被放置在上膜的上表面上，并 且通過用于內(nèi)蓋簧的固定膜54固定到上膜的上表面，從而當內(nèi)蓋簧51被按壓時，下膜62 的接觸圖案通過印刷在上膜63的下表面上的導電圖案變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。通過這種構(gòu)造，能夠 加強裝置的耐久性。在圖10到圖13所示的實施例中，裝置被描述為適用與圖14中相同的 接觸結(jié)構(gòu)。但是，其它結(jié)構(gòu)也適用于這些實施例。
權(quán)利要求
一種指尖觸覺輸入裝置，包括具有在中心敞開的開口空間的框架，以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣；在開口空間的周邊部分固定到所述框架的一個面的一側(cè)上、或與所述框架一體形成的基板，該基板形成開口空間的底面；布置在開口空間內(nèi)部的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其小于所述凸緣的內(nèi)周邊的輪廓并且能夠通過施加到其表面的壓力對輸入位置進行電測量；大于所述凸緣的內(nèi)周邊的輪廓的剛性致動器，該剛性致動器被固定到所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器的底面?zhèn)?，并且其中所述剛性致動器的周邊布置在所述凸緣的底面?zhèn)龋辉O置在所述基板和所述致動器之間的開關(guān)機構(gòu)，其處在開口空間的中心部分；以及在開口空間的中心部分設置在所述基板和所述致動器之間的點擊機構(gòu)，該點擊機構(gòu)成為所述致動器的操作的支點，而且在自由狀態(tài)中，所述開關(guān)機構(gòu)處于非導電狀態(tài)，而當所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器和所述致動器在選定位置被預定量或更大的壓力按壓時，所述點擊機構(gòu)操作并且所述開關(guān)機構(gòu)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指尖觸覺輸入裝置，還在所述框架的另一面的一側(cè)上設有表 面薄片，并且所述表面薄片被布置成覆蓋開口空間的表面?zhèn)?，且能夠在所述?shù)字轉(zhuǎn)換器上 滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的指尖觸覺輸入裝置，其中對應于多個鍵的多個表面凸起被設 置在所述表面薄片的表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的指尖觸覺輸入裝置，其中開口空間通過所述框 架、所述基板和所述表面薄片被密封為防水、防雨或氣密的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的指尖觸覺輸入裝置，其中所述開關(guān)機構(gòu)和所述 點擊機構(gòu)包括設置在所述基板和所述致動器中的任一個的大致中心上的內(nèi)蓋簧，并且該 內(nèi)蓋簧內(nèi)側(cè)具有接觸機構(gòu)；以及設置在所述基板和所述致動器中的另一個的大致中心上的 突出件，在自由狀態(tài)中，所述接觸結(jié)構(gòu)處于非導電狀態(tài)，而當利用預定量或更大的按壓力在 選定位置按壓所述致動器時，所述內(nèi)蓋簧傳遞點擊感，并且所述接觸結(jié)構(gòu)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的指尖觸覺輸入裝置，其中所述內(nèi)蓋簧的形成范圍為0.IOmm到 0. 30mmo
7.一種指尖觸覺輸入裝置，包括具有在中心敞開的開口空間的框架，以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣； 在開口空間的周邊部分固定到所述框架的一個面的一側(cè)上的基板，該基板具有一個內(nèi) 蓋簧，所述內(nèi)蓋簧布置在開口空間的一側(cè)的大致中心處，而接觸結(jié)構(gòu)位于所述內(nèi)蓋簧的內(nèi) 側(cè)中；柔性的、可伸展的和易彎曲的表面薄片被固定到所述凸緣，使得在自由狀態(tài)下，所述表 面薄片與框架的另一面處在大致相同的水平面上，而且所述表面薄片設有部署在人的指尖 在其中移動的范圍內(nèi)的多個表面凸起；布置在所述表面薄片的開口空間側(cè)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠在所述表面薄片 上滑動，而且所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器小于所述凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，并且所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠電測量 出施加到表面薄片的力最強的位置；以及剛性致動器，其設有突出件，該突出件的尺寸設定為在自由狀態(tài)下，所述接觸結(jié)構(gòu)處 于非導電狀態(tài)，而在所述表面薄片被按壓的狀態(tài)下，所述內(nèi)蓋簧受壓，并且所述接觸結(jié)構(gòu)變 為導電，而且所述致動器大于所述凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，并且固定到所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
8.一種指尖觸覺輸入裝置，包括具有在中心敞開的開口空間的框架，以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣； 在開口空間的周邊部分固定到所述框架的一個面的一側(cè)上的基板； 柔性的、可伸展的和易彎曲的表面薄片被固定到凸緣，使得在自由狀態(tài)下，所述表面薄 片與框架的另一面處在大致相同的水平面上，而且所述表面薄片設有多個部署在人的指尖 在其中移動的范圍內(nèi)的表面凸起；布置在所述表面薄片的開口空間側(cè)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠在所述表面薄片 上滑動，而且所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器小于所述凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠電測量出施加 到所述表面薄片的力最強的位置；以及剛性致動器，該剛性致動器大于所述凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，并且固定到所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器， 并且一個內(nèi)蓋簧在所述基板的一側(cè)上布置在所述致動器的大致中心處，并且所述內(nèi)蓋 簧的內(nèi)側(cè)具有接觸結(jié)構(gòu)，而且在所述內(nèi)蓋簧的中心或所述基板的中心處設有突出件，該突 出件的尺寸設定為在自由狀態(tài)下，所述接觸結(jié)構(gòu)處于非導電狀態(tài)，而在所述表面薄片被按 壓的狀態(tài)下，所述內(nèi)蓋簧受壓，并且所述接觸結(jié)構(gòu)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。
9.一種指尖觸覺輸入裝置，包括具有在中心敞開的開口空間的框架，以及從內(nèi)壁表面延伸到開口空間的凸緣； 在開口空間的周邊部分固定到所述框架的一個面的一側(cè)上的基板； 柔性的、可伸展的和易彎曲的表面薄片固定到凸緣，使得在自由狀態(tài)，所述表面薄片與 所述框架的另一面處在大致相同的水平面上，而且所述表面薄片設有多個部署在人的指尖 在其中移動的范圍內(nèi)的表面凸起；布置在所述表面薄片的開口空間側(cè)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠在表面薄片上滑 動，而且所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器小于所述凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠電測量出施加到 所述表面薄片的力最強的位置；以及剛性致動器，該剛性致動器大于所述凸緣內(nèi)側(cè)的輪廓，并且固定到所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器， 而且一個內(nèi)蓋簧在所述基板的一側(cè)土布置在所述致動器的大致中心處或在所述致動 器一側(cè)上布置在所述基板的大致中心處，所述內(nèi)蓋簧在所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器和所述致動器之間 具有接觸結(jié)構(gòu)。
10.一種指尖觸覺輸入裝置，其中通過將如下部件封裝在內(nèi)形成開口空間；柔性的、可 伸展的和易彎曲的表面薄片、框架和平行于所述表面薄片的基板，所述表面薄片包括多個 部署在人的指尖能夠在其中移動的范圍內(nèi)的表面凸起，而且在開口空間中，布置有數(shù)字轉(zhuǎn) 換器、剛性致動器以及接觸結(jié)構(gòu)，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠在所述表面薄片上滑動，而且所述數(shù) 字轉(zhuǎn)換器能夠電測量出施加到所述表面薄片的力最強的位置，所述剛性致動器固定到所述 數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基板側(cè)，所述接觸結(jié)構(gòu)的尺寸設定為在自由狀態(tài)下為非導電狀態(tài)，而在所述 表面薄片被按壓的狀態(tài)下變?yōu)閷щ姞顟B(tài)，并且內(nèi)蓋簧被布置在所述致動器和所述基板之 間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種指尖觸覺輸入裝置，即在諸如人的指尖移動的范圍內(nèi)的極小范圍內(nèi)具有多個鍵的輸入裝置中的指尖觸覺輸入裝置，盡管該指尖觸覺輸入裝置被造得極小且薄，但是卻能夠?qū)崿F(xiàn)鍵輸入，同時保持足夠的點擊感，而且在大規(guī)模生產(chǎn)方面也很卓越。基板(50)具有一個布置在開口空間的一側(cè)的大約中心處的內(nèi)蓋簧(51)，而接觸結(jié)構(gòu)(52)則在內(nèi)蓋簧(51)的內(nèi)側(cè)。表面薄片(20)被固定到凸緣(11)，使得在自由狀態(tài)，表面薄片變得與框架(10)的另一面處在大致相同的水平面上，而且表面薄片設有多個部署在人的指尖在其中移動的范圍內(nèi)的表面凸起(21)，并且具有柔性、彈性、和易彎曲性。數(shù)字轉(zhuǎn)換器(30)被布置在表面薄片(20)的開口空間側(cè)上，因而能夠在表面薄片(20)上滑動，而且數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠電測量出施加到表面薄片的力最強的位置。突出件(41)設置在致動器(40)上，且致動器(40)被固定到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(30)并且具有剛性。
文檔編號G06F3/033GK101815977SQ20088010740
公開日2010年8月25日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者中山卓郎, 吉田厚英, 宮田真平 申請人:愛夢有限公司