專利名稱：有觸覺(jué)的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備的開(kāi)關(guān)陣列，更具體地說(shuō)涉及開(kāi)關(guān)陣列內(nèi)部構(gòu)造。
背景技術(shù)：
電子開(kāi)關(guān)用來(lái)提供對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)備的輸入。電子開(kāi)關(guān)響應(yīng)物理力而產(chǎn)生信號(hào)。例如，用戶可以通過(guò)壓鍵開(kāi)動(dòng)電子開(kāi)關(guān)。壓鍵造成施加于電子薄膜上的力，依次促使電子薄膜產(chǎn)生信號(hào)。計(jì)算機(jī)鍵盤、鍵區(qū)和薄膜開(kāi)關(guān)為開(kāi)關(guān)陣列的常見(jiàn)例子。
許多開(kāi)關(guān)陣列，諸如鍵盤，包括圓頂彈簧元件提供對(duì)于個(gè)別鍵的偏壓力。圓頂彈簧元件通過(guò)對(duì)鍵的動(dòng)作設(shè)置一定大小的阻力而對(duì)用戶提供觸覺(jué)反饋。此外，在操作時(shí)圓頂彈簧元件提供“劈啪”感覺(jué)，其中對(duì)于鍵動(dòng)作的阻力大小在壓鍵動(dòng)作超過(guò)極限值以后劇烈地減少。
發(fā)明概要一般地說(shuō)，本發(fā)明提出一種用于開(kāi)關(guān)陣列的器件。該器件綜合相似于典型地關(guān)聯(lián)圓頂彈簧元件的觸摸感覺(jué)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明指向一種器件，它包括通過(guò)形成在各層上的緊固元件互相連結(jié)的第一層和第二層。緊固元件可以包括互相在聯(lián)鎖布置中連結(jié)各層的鉤形元件，或者可替代地，緊固元件可以采取設(shè)計(jì)者設(shè)想的其它形式。緊固元件可以包括柔性部分，它當(dāng)?shù)谝粚雍偷诙咏雍显谝黄饡r(shí)彎曲。該器件可以在開(kāi)關(guān)陣列中應(yīng)用，而不需要采用圓頂彈簧元件。
這些和其它實(shí)施例的附加細(xì)節(jié)將在附圖和以下描述中闡明。其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將從以下描述及附圖和從權(quán)利要求中變得明顯。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1A和1B為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的器件的側(cè)視剖面圖；
圖2為圖1A和1B中器件的側(cè)視剖面圖，其中頂層和底層被強(qiáng)迫合在一起；圖3為兩種示范性緊固元件的側(cè)視剖面圖；圖4為按照本發(fā)明器件在未接合狀態(tài)下立體圖；圖5A-5C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的側(cè)視剖面圖；圖6A-6C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的附加側(cè)視剖面圖；圖7A-7C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的附加側(cè)視剖面圖；圖8A-8C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的附加側(cè)視剖面圖；圖9A-9C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的另一實(shí)施例側(cè)視剖面圖；圖10A-10B為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的另一實(shí)施例側(cè)視剖面圖；圖11A-11C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的另一實(shí)施例側(cè)視剖面圖；圖12A-12C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的另一實(shí)施例側(cè)視剖面圖；圖13為按照本發(fā)明用來(lái)形成開(kāi)關(guān)陣列的兩個(gè)鍵的器件的側(cè)視剖面圖；圖14為按照本發(fā)明用來(lái)形成開(kāi)關(guān)陣列的多個(gè)鍵的未接合器件立體圖；圖15為按照本發(fā)明實(shí)施例的薄膜開(kāi)關(guān)中兩個(gè)開(kāi)關(guān)的分解方框圖。
具體的實(shí)施方式一般地說(shuō)，本發(fā)明指向一種器件，它包括通過(guò)形成在各層上的緊固元件互相連結(jié)的第一層和第二層。例如，緊固元件可以包括互相在聯(lián)鎖布置中連結(jié)各層的鉤形元件?？商娲兀o固元件可以采取設(shè)計(jì)者設(shè)想的其它形式。在任何情況下，至少某些緊固元件當(dāng)?shù)谝粚雍偷诙颖粡?qiáng)迫合在一起時(shí)能夠彎曲。在這樣方式下，當(dāng)該器件設(shè)置在開(kāi)關(guān)陣列內(nèi)時(shí)能夠獲得合適的觸摸感覺(jué)。
圖1A和1B為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例器件10的側(cè)視剖面圖。如圖所示，器件10包括頂層11和底層12。頂層11包括一組緊固元件13A-13F(今后為緊固元件13)，和底層12包括另一組緊固元件14A-14F(今后為緊固元件14)。至少某些緊固元件13、14中至少一部分為柔性的。
例如，如圖2所示，當(dāng)有力強(qiáng)迫頂層11和底層12合在一起(如箭頭所示)，緊固元件13、14能夠彎曲。這樣彎曲提供的偏壓力傾向于推動(dòng)頂層11和底層12分開(kāi)。如以下將更詳細(xì)地說(shuō)明，當(dāng)?shù)谝粚雍偷诙又g的距離超過(guò)某一極限時(shí)，該偏壓力基本上能夠減少。例如，在第一和第二層元件13、14之間距離超過(guò)極限以后，一個(gè)或更多個(gè)緊固元件13、14可能壓平。器件10可以在一些應(yīng)用中采用，包括開(kāi)關(guān)陣列。在這種情況中，器件10可以用來(lái)形成開(kāi)關(guān)陣列中的鍵，并且能夠提供要求的觸摸感覺(jué)而不必配置圓頂彈簧元件。
圖3為兩種緊固元件的側(cè)視剖面圖。再說(shuō)，雖然顯示為具有鉤形形狀，緊固元件可以采取其它形式。一些其它例子將在以下描述。如果緊固元件具有鉤形形狀，它們可以包括把鉤子18A、18B固定在基底17的桿身16A、16B。桿身16A和16B之間的距離(X)的數(shù)量級(jí)可以為0.25厘米，雖然本發(fā)明在這方面不一定有所限制。緊固元件的高度(Y)的范圍可以是0.01厘米到1厘米，雖然本發(fā)明在這方面不一定有所限制。緊固元件寬度(Z)的范圍可以是0.01厘米到1厘米，雖然本發(fā)明在這方面不一定有所限制。這些尺寸和形狀在開(kāi)關(guān)陣列的應(yīng)用中是代表性的。不過(guò)，形狀和尺寸可以不同于以上列出的代表性范圍。
接合的層的緊固元件彎曲以前容許的行程距離(如圖1A和1B所示)可以在0.01厘米到1厘米的范圍。例如，小于3毫米、小于2毫米或甚至小于1毫米的行程距離對(duì)于各種應(yīng)用可能是合適的，包括諸如鍵盤、鍵區(qū)或薄膜開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)陣列的應(yīng)用。在任何情況，行程的大小可以按照具體設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定以獲得要求的觸覺(jué)效果。在某些情況，可能在緊固元件彎曲以前要求很小或沒(méi)有行程。
如果緊固元件具有如圖3所示鉤形形狀，桿身16可以制成柔性的。此外，與桿身16彎曲關(guān)聯(lián)的偏壓力可以基本上在桿身16彎曲超過(guò)極限后減少。例如，桿身16在彎曲超過(guò)極限后壓平。在這樣方式下，相似于與圓頂彈簧元件關(guān)聯(lián)的觸摸感覺(jué)可以綜合在緊固的結(jié)構(gòu)10中。
圖4為緊固的結(jié)構(gòu)10在未接合狀態(tài)下的立體圖。例如，各頂層11和底層12可以包括按照緊固元件13、14要求形狀擠出的薄膜材料。更具體地說(shuō)，可以采用共同擠出過(guò)程，其中緊固元件13、14的桿身中一個(gè)或多個(gè)包括諸如足夠柔軟聚合物的柔性材料。各層11、12的基底和緊固元件13、14的鉤形元件可以基本上是剛性的，使頂層11和底層12牢固地互相固定。例如，基本上剛性的聚合物可以用在各層11、12的基底和鉤子上。另外，在某些情況中，緊固元件13、14的尺寸對(duì)于不同層11、12可以不同，或者在給定的層11、12上甚至具有不同的尺寸，如在以下將更詳細(xì)地說(shuō)明。
如果需要，緊固的結(jié)構(gòu)10還可以包括彈性球、柱等之類，設(shè)置在層11、12之間以便提供附加的偏壓力，使其趨向于偏壓頂層11和底層12處于開(kāi)放位置(如圖1A所示)。各層11、12可以通過(guò)摁扣或滑動(dòng)使其接合在一起。例如，在頂層和底層11、12上的鉤形緊固元件可以摁扣在一起，使其如圖1A和1B所示在聯(lián)鎖布置中接合。在頂層和底層11、12之間容許的預(yù)定行程可以與緊固元件13、14中一個(gè)或多個(gè)的尺寸成正比。
圖5A-5C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的側(cè)視剖面圖。如圖所示，頂層11與底層12接合。底層12上形成孔50。例如，孔50可以與開(kāi)關(guān)陣列的傳感器元件對(duì)準(zhǔn)，使其當(dāng)頂層11被強(qiáng)迫趨向底層12時(shí)傳感器可以啟動(dòng)。例如，如圖5C所示當(dāng)頂層11被壓迫向底層12時(shí)，緊固元件13中的一個(gè)可以從孔50突出。
在該例子中，元件13G-13I的桿身部分更長(zhǎng)于元件14G-14H的桿身部分。如圖5B所示，當(dāng)頂層11被強(qiáng)迫壓向底層12時(shí)，元件13G-13I的鉤子部分接觸底層12的基底部分。如圖5C所示，當(dāng)施加更大的力時(shí)，元件13G和13I的桿身部分可以彎曲。元件13G和13I的彎曲可以造成元件13H從孔50中突出，使傳感器能夠被啟動(dòng)。傳感器或傳感器組可包括任何使用于鍵盤或其它開(kāi)關(guān)陣列中廣泛品種的傳感器。例如，這里描述的技術(shù)和結(jié)構(gòu)可以使用諸如霍爾效應(yīng)傳感器、壓電傳感器、壓阻傳感器、靜電傳感器、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)傳感器等。此外，壓力傳感器、化學(xué)傳感器或任何其它傳感器也可以使用。
圖6A-6C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的附加側(cè)視剖面圖。在該例子中，底層12的元件14I和14J足夠地短，使其可以限制在頂層11的元件13J和13L不彎曲的情況下頂層11和底層12之間的行程大小。當(dāng)頂層11被強(qiáng)迫壓向底層12，元件13J和13L的桿身部分可以如圖6B所示彎曲。這樣的彎曲提供企圖強(qiáng)迫頂層11和底層12分開(kāi)的偏力。一種可替代的配置，其中頂層11的元件足夠地短并且底層12的元件較長(zhǎng)和具有柔性桿身，也可以使用。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙又g的距離超過(guò)極限時(shí)，可以減少企圖強(qiáng)迫頂層11和底層12分開(kāi)的偏力。例如，如圖6C所示，緊固元件13J和13L當(dāng)?shù)谝缓偷诙又g距離超過(guò)極限時(shí)可以壓平。當(dāng)此事發(fā)生時(shí)，在頂層11和底層12之間的偏壓力基本上減少。在這樣方式下，可以獲得典型地關(guān)聯(lián)圓頂彈簧元件的觸摸感覺(jué)而不必配置圓頂彈簧元件。
例如，如圖6A-6C的頂層11可以對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)陣列中的鍵。當(dāng)用戶壓下鍵時(shí)，當(dāng)如圖6B所示元件13J和13L彎曲時(shí)可感到阻力。然后，當(dāng)如圖6C所示鍵彈下時(shí)，阻力基本上減少。元件13J和13L可以壓平，這造成阻力基本上減少。此時(shí)，元件13K可通過(guò)底層12上孔突出，例如，以便啟動(dòng)傳感器。當(dāng)用戶放開(kāi)鍵時(shí)，器件10可以重新恢復(fù)圖6A的構(gòu)形，在這樣方式中，器件10可以用來(lái)體現(xiàn)開(kāi)關(guān)陣列的鍵，即呈現(xiàn)要求的觸摸感覺(jué)而不用圓頂彈簧。
圖7A-7C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的附加側(cè)視剖面圖。在這種情況，頂層111可包括基本上剛性的結(jié)構(gòu)70，當(dāng)頂層被強(qiáng)迫壓向底層時(shí)它從底層12的孔50中突出。剛性結(jié)構(gòu)70可以用來(lái)促進(jìn)相關(guān)開(kāi)關(guān)陣列傳感元件的促動(dòng)。
在圖8A-8B中，結(jié)構(gòu)80并不形成器件10的零件。相反，結(jié)構(gòu)80通過(guò)孔50突出，使其當(dāng)頂層11被迫壓向底層12時(shí)，頂層11如圖8C所示與結(jié)構(gòu)80作物理接觸。在結(jié)構(gòu)80和頂層11之間的物理接觸可造成開(kāi)關(guān)陣列中傳感器的促動(dòng)。
圖9A-9C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的另一實(shí)施例側(cè)視剖面圖。在這一情況中，頂層和底層11、12的元件93A、93B、94A和94B包括互相接合的Y形元件。當(dāng)頂層11和底層12被強(qiáng)迫合在一起時(shí)，Y形元件的尖端可以如圖9C所示彎曲。再說(shuō)，這樣的彎曲可以提供趨向于強(qiáng)迫頂層11和底層12分開(kāi)的偏力。對(duì)于開(kāi)關(guān)陣列，Y形元件的彎曲可以用來(lái)獲得對(duì)鍵動(dòng)作所要求的阻力和感覺(jué)。
圖10A-10B闡明相似于圖9A-9C的實(shí)施例。在圖10A-10B中，關(guān)聯(lián)底層12的元件94C和94D的桿身比較關(guān)聯(lián)頂層11的元件93C和93D的桿身短很多。可替代地，頂層元件可以做成比較底層的那些短得多。在兩種情況中，在頂層11和底層12之間不使頂層11的元件93彎曲發(fā)生的行程大小可以受到限制。這樣配置對(duì)于開(kāi)關(guān)陣列的鍵是合乎要求的。93C、93D、94C和94D元件中一個(gè)或者多個(gè)桿身部分也可以是柔性的。在那種情況下，當(dāng)施加足夠力量設(shè)置傳統(tǒng)上關(guān)聯(lián)圓頂彈簧元件的觸摸感覺(jué)時(shí)，桿身可以壓平。
圖11A-11C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的另一實(shí)施例側(cè)視剖面圖。在這種情況中，一個(gè)或多個(gè)元件13、14包括柔性延伸部分113A、113B、114A和114B。在該例子中，柔性延伸部分包括C-形延伸部分。不過(guò)，可以采用其它形狀。如圖11C所示，當(dāng)頂層和底層11、12強(qiáng)迫合在一起時(shí)，延伸部分113、114彎曲。在這樣方式下，可以獲得關(guān)于鍵動(dòng)作的要求阻力和感覺(jué)。再說(shuō)，也可以使元件13、14的一個(gè)或多個(gè)桿身部分為柔性以便提供“劈啪”效果。
圖12A-12C為闡明按照本發(fā)明實(shí)施例器件的緊固元件彎曲狀況的另一實(shí)施例側(cè)視剖面圖。在這種情況中，層11、12的元件123、124包括自身彎曲的角形元件。例如，當(dāng)頂層和底層11、12被強(qiáng)迫合在一起時(shí)，角形元件自身彎曲，提供所要求的阻力和感覺(jué)。其它形狀，包括C-形緊固元件也可以配置。
圖13為按照本發(fā)明用來(lái)形成開(kāi)關(guān)陣列兩個(gè)鍵的器件側(cè)視剖面圖。在這種情況中，器件10的頂層11包括一定數(shù)量的明顯頂層部分11A和11B。各頂層部分11A、11B機(jī)械地與底層12通過(guò)各組緊固元件接合。底層12可以形成有孔50A、50B。各頂層部分11A、11B可以對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)陣列的鍵。
當(dāng)某一鍵被壓下時(shí)，頂層部分被迫向底層12。例如，當(dāng)鍵被壓下時(shí)，頂層部分11A可以被強(qiáng)迫壓向底層12。在這種情況中，頂層11A的一些元件可以延伸通過(guò)孔50A以便促動(dòng)開(kāi)關(guān)陣列的傳感元件。頂層11的其它元件接觸底層12的基底并且促使被彎曲和可能如上所說(shuō)地壓平。在這樣方式下，可以獲得所要求的觸摸感覺(jué)而不必配置圓頂彈簧元件。
圖14為按照本發(fā)明用來(lái)形成開(kāi)關(guān)陣列一定數(shù)量鍵的未接合器件立體圖。如圖所示，器件10包括底層12和包含多個(gè)頂層部分11A-11H的頂層。底層12可以如上所說(shuō)地與各頂層部分11A-11H接合。底層12上形成孔50A-50H用于對(duì)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)陣列的傳感元件。例如，孔50的尺寸可以在0.1到2.0平方厘米的范圍中，雖然本發(fā)明并不一定在這方面有所限制?？卓梢圆扇∮稍O(shè)計(jì)者設(shè)想的任何形狀。例如，孔50的尺寸和形狀可以部分地由被促動(dòng)的傳感元件決定。當(dāng)兩層接合時(shí)，各頂層部分11A-11H可以覆蓋孔50A-50H中的一個(gè)。例如，頂層和底層11、12可以簡(jiǎn)單地使頂層部分11A-11H向底層12通過(guò)滑動(dòng)或者摁扣接合。
頂層部分11A-11H可以作為用戶壓下鍵的功能。在這樣方式下，可以實(shí)現(xiàn)較薄的開(kāi)關(guān)陣列和/或具有較少元件的開(kāi)關(guān)陣列?？商娲?，附加的鍵(未示)可以固定在用戶壓下的相應(yīng)頂層部分上。還有，對(duì)于薄膜開(kāi)關(guān)，可以用薄膜罩蓋覆蓋器件10。
在圖14中所示實(shí)施例，當(dāng)兩層接合時(shí)，要求防止頂層部分11A-11H相對(duì)于底層12的橫向運(yùn)動(dòng)。一種限制橫向運(yùn)動(dòng)的方法是在底層12形成區(qū)域(未示)。一個(gè)區(qū)域可以限定放置頂層11A-11H的面積以便當(dāng)兩層接合時(shí)限制該頂層部分11A-11H相對(duì)于底層12的橫向運(yùn)動(dòng)。例如，底層12的緊固元件可以在所選擇的地點(diǎn)熱密封粘合或用模具碾壓形成該區(qū)域。區(qū)域可以在底層12建立以便限定放置各頂層部分11A-11H的面積。在通常引用的國(guó)際公開(kāi)WO 01/58302中描述一些用于碾壓緊固結(jié)構(gòu)形成能夠限制接合的緊固結(jié)構(gòu)各層之間橫向運(yùn)動(dòng)的技術(shù)，該出版物將整體綜合在此作為參考。
如果使用在開(kāi)關(guān)陣列中，頂層和底層11、12可以在上述要求的觸摸感覺(jué)以外提供一些優(yōu)點(diǎn)。例如，接合的頂層和底層11、12可以對(duì)個(gè)別鍵的搖擺提供阻力，并且可以保證個(gè)別鍵夾持在位和正確地與傳感元件對(duì)準(zhǔn)。在這樣方式下，頂層和底層11、12的功能可以作為用于開(kāi)關(guān)陣列個(gè)別鍵的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
此外，層11、12可以用擠出法或注塑模制法相對(duì)較低的成本制造。而且，通過(guò)用頂層和底層11、12代替分列的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)陣列的裝配可以顯著地簡(jiǎn)化。頂層和底層11、12可以簡(jiǎn)單地用滑動(dòng)或摁扣接合在一起，使緊固元件(例如具有鉤形配置)互相重疊而提供聯(lián)鎖的布置。對(duì)于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)安裝支架的機(jī)械加工也可以避免。還有，通過(guò)減少鍵行程量和減少開(kāi)關(guān)陣列中的層數(shù)，使用緊固結(jié)構(gòu)10可使實(shí)現(xiàn)較薄開(kāi)關(guān)陣列成為可能。
此外，頂層和底層11、12可對(duì)開(kāi)關(guān)陣列提供附加的設(shè)計(jì)自由度。通過(guò)配置按照本發(fā)明的緊固結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)陣列可以不需要保持鍵位置的模塑件或框架。此外，鍵的形狀和布置可以在功能上和/或美觀上改進(jìn)。例如，鄰近的鍵可以不必用模制分開(kāi)。取消對(duì)于保持鍵位置模塑件或框架的需要，在形成諸如蜂窩無(wú)線電電話、手持計(jì)算機(jī)及其他表面面積和深度特別有限的小型設(shè)備的開(kāi)關(guān)陣列中特別有用。因?yàn)榭梢匀∠Ｋ芗?，更多的空間可以貢獻(xiàn)給鍵本身。
例子在圖1A和1B中顯示的具有本身偶合輪廓的彈性體結(jié)構(gòu)10通過(guò)共同擠出具有元件11和13的、基本上剛性的基底部分和元件11和13的基本上柔性的桿身及鉤子部分的膜層而建立。具體地說(shuō)，可熔化加工的乙烯-丙烯共聚體(由聯(lián)合碳化物公司，現(xiàn)在為密歇根州米德蘭市陶氏化學(xué)公司供應(yīng)的7C55H或7C06)作為底板輸入單螺桿擠出機(jī)(由康涅狄格州泡卡塔克市戴維斯標(biāo)準(zhǔn)公司供應(yīng))，其螺桿直徑約6.35厘米(2.5英寸)，長(zhǎng)度/直徑比為24/1，和溫度曲線圖為穩(wěn)定地從約攝氏175-232度(華氏350-450度)增加。同樣地?zé)崴苄詮椥泽w聚合物(由華盛頓特區(qū)，杜邦-淘氏彈性體L.L.C.供應(yīng)的Engage 8100)作為桿身和鉤子輸入單螺桿擠出機(jī)(也由戴維斯標(biāo)準(zhǔn)公司供應(yīng))，其螺桿直徑為3.81厘米(1.5英寸)，長(zhǎng)度/直徑比為避免4/1，和全同的溫度曲線圖。聚丙烯共聚物和熱塑性彈性體樹(shù)脂各自在至少690,000帕斯卡(每平方英寸1000磅)壓力下連續(xù)地通過(guò)頸管加熱到攝氏232度(華氏450度)排出，并且進(jìn)入3-層可調(diào)節(jié)葉片進(jìn)料盒(由德克薩斯州奧蘭治市克勞倫公司供應(yīng))，配置形成2-層膜層構(gòu)造。進(jìn)料盒安裝在20厘米寬(8英寸寬)的MasterFlexTMLD-40膜層模具(由威斯康星州歐克蘭市，生產(chǎn)部件公司供應(yīng))的頂上，二者均維持在攝氏232度(華氏450度)的溫度上。在進(jìn)料盒建立的2-層樹(shù)脂堆疊被輸入模具，該模具具有配置成為形成如圖1A和1B所示本身偶合輪廓的聚合物鉤形膜層的模具出口唇部。
2-層膜層從模具擠出并以約3米/分鐘的速度(10英尺/分鐘)落入保持在攝氏10-21度(華氏50-70度)的冷卻槽中停留時(shí)間至少10秒。冷卻淬火介質(zhì)為含有0.1-1.0％重量表面活性劑的水，活性劑為乙氧基CO-40(聚氧乙基蓖麻油，由南卡羅來(lái)納州，格林維爾LLC，Ethox化學(xué)公司供應(yīng))，用來(lái)增加疏水聚烯烴材料的潤(rùn)濕性。
淬火冷卻的膜層然后用空氣干燥并收集為91-137米卷筒(100-150碼卷筒)。膜層具有均勻的底層厚度約為0.0356±0.005厘米(0.014±0.002英寸)，鉤子元件寬度(鉤子元件臂最外端之間的距離，在平行于膜層基底的平面中測(cè)量)為約0.1524±0.005厘米(0.060±0.002英寸)。膜層具有擠出基礎(chǔ)重量約0.094克/平方米。容許垂直行程約0.094厘米(0.037英寸)。在分開(kāi)的操作中，擠出的膜層退火冷卻以便在保持在大約攝氏93度(華氏200度)溫度下的光滑的鑄造滾筒上通過(guò)而平整底層薄板，并然后卷繞在15-24厘米芯筒(6英寸芯筒)上以減少網(wǎng)狀卷曲。
為形成這里描述的層11和12，基本上剛性的和基本上柔性的材料可以共同以相似于以上描述例子的方式擠出。共同擠出過(guò)程也可以用來(lái)建立結(jié)構(gòu)10，其中各層11和12元件的桿身部分為柔性的，而各層11和12元件的基底和鉤子部分為基本上剛性的。按照所采用的材料，共同擠出過(guò)程的溫度和規(guī)范可能需要稍微調(diào)整。此外，這些材料也可以作為單層擠出，其中，例如，層11用基本上剛性的材料制造而層12用基本上彈性材料制造?？商娲?，擠出和共同擠出結(jié)構(gòu)可以有任何輪廓，諸如所顯示的或者以上描述的輪廓中之一。
可以在共同擠出過(guò)程中使用的柔性材料可以包括天然或合成橡膠和嵌段彈性體共聚物，諸如稱作A-B或A-B-A共聚物。有用的彈性體化合物包括，例如，苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯(STS)嵌段共聚物、彈性體聚氨酯、諸如醋酸乙烯基乙烯的共聚物、乙烯/丙烯單體共聚物彈性體或乙烯/丙烯/二烯烴三元共聚物彈性體。這些彈性體互相混合物或用其它改性非彈性體的混合物也可以采用。例如，按重量計(jì)算高達(dá)50％和低于30％的共聚物可以作為增硬助劑加入，諸如聚乙烯基苯乙烯，例如聚阿爾法甲基苯乙烯、聚酯、環(huán)氧、聚烯烴(聚乙烯或某些乙烯/乙烯基醋酸鹽，諸如具有高分子量者)或者苯并呋喃-茚樹(shù)脂。
適當(dāng)?shù)膭傂圆牧峡梢园ú捎萌魏尉酆喜牧?，即一般可以熔化加工的聚合物。均聚合物、共聚物和聚合物混合物均可使用，并且可以包括各種添加劑。諸如金屬的無(wú)機(jī)材料也可以使用。適當(dāng)?shù)臒崴苄跃酆习?，例如，諸如聚丙烯或聚乙烯的聚烯烴、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙烯基醋酸鹽共聚物、丙烯酸脂改性乙烯乙烯基醋酸鹽共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、尼龍、聚氯乙烯和諸如聚酮或聚甲基戊烯的工程聚合物。可以使用聚合物和彈性體的混合物。
適當(dāng)?shù)奶砑觿┌?，例如，可塑劑、增粘性劑、填充劑、著色劑、紫外線穩(wěn)定劑、抗氧化劑、處理助劑(聚氨酯、硅樹(shù)脂、氟聚合物等等)、低摩擦系數(shù)材料(氟樹(shù)脂)、導(dǎo)電填充劑、顏料和其組合。一般地說(shuō)，添加劑數(shù)量根據(jù)應(yīng)用情況可以高達(dá)按成分重量計(jì)算的50％。
圖15為按照本發(fā)明實(shí)施例薄膜開(kāi)關(guān)中兩個(gè)開(kāi)關(guān)的分解方框圖。如圖所示，開(kāi)關(guān)陣列可以包括提供機(jī)械穩(wěn)定性的支承基底131。電子薄膜132可以處于支承基底131的頂面。電子薄膜可以包括多個(gè)響應(yīng)所施加物理力而產(chǎn)生信號(hào)的傳感器。如上述的器件可以位于電子薄膜132的頂面以便促進(jìn)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作并提供要求的觸摸感覺(jué)。
例如，底層12上可以形成孔50A-50B以便對(duì)準(zhǔn)電子薄膜132上的傳感元件。頂層11限定對(duì)應(yīng)于底層12上的孔50A和50B的頂層部分11A和11B。換言之，當(dāng)頂層和底層11、12接合時(shí)，各頂層部分11A和11B可覆蓋孔50A和50B中的一個(gè)。當(dāng)有物理力施加于頂層部分11A或11B中一個(gè)時(shí)，該力可以造成頂層或底層中一個(gè)或多個(gè)元件彎曲以便提供要求的觸摸感覺(jué)。當(dāng)頂層部分11A、11B壓向底層12時(shí)，可以使電子薄膜132的傳感元件啟動(dòng)。可以用任選的薄膜蓋(未示)覆蓋頂層和底層11、12，或者可替代地，可以增加附加的鍵帽。
如以上所述包括與底層接合的頂層的緊固結(jié)構(gòu)可以對(duì)于開(kāi)關(guān)陣列設(shè)計(jì)者提供設(shè)計(jì)自由度。確實(shí)，與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)陣列配置相比，這里描述的對(duì)準(zhǔn)元件可以在同樣的面積大小內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多數(shù)量的鍵，并且可以通過(guò)取消覆蓋鍵的模塑件使鍵更加緊密地設(shè)置在一起。
此外，取消圓頂彈簧元件可以促進(jìn)開(kāi)關(guān)陣列具有較少的元件，并且可能降低有關(guān)開(kāi)關(guān)陣列的成本。還有，如以上所說(shuō)，開(kāi)關(guān)陣列的厚度可以由于配置緊固結(jié)構(gòu)而減少，雖然鍵帽也要增加。緊固結(jié)構(gòu)也可以提供對(duì)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，包括有利于較大的用于擊鍵的有用接觸面積，例如，較大的“最有效敲擊點(diǎn)”，并提供對(duì)于鍵搖擺的阻力。
此外，緊固結(jié)構(gòu)可以形成促進(jìn)鍵動(dòng)作音響表示的空間。換言之，在此描述的緊固結(jié)構(gòu)可以改進(jìn)或促進(jìn)由于鍵動(dòng)作造成的聲音。如此，鍵的動(dòng)作可以由觸摸感覺(jué)和更加容易注意到的可聽(tīng)表示而完成。此外，在此描述的緊固結(jié)構(gòu)可以在環(huán)境和開(kāi)關(guān)陣列的傳感器之間提供隔絕的屏障或半隔絕的屏障。緊固結(jié)構(gòu)以各種方式改進(jìn)開(kāi)關(guān)陣列。在開(kāi)關(guān)陣列中本發(fā)明代表性的實(shí)施包括在薄膜開(kāi)關(guān)、鍵區(qū)或鍵盤中實(shí)施。例如，本發(fā)明可以配置成為諸如手掌計(jì)算機(jī)或蜂窩無(wú)線電電話等手持計(jì)算設(shè)備的一部分，膝上型或臺(tái)式鍵盤、水上飛機(jī)、機(jī)動(dòng)車、飛機(jī)儀表板上的開(kāi)關(guān)陣列，家用電器、樂(lè)器等中開(kāi)關(guān)陣列，或其它使用開(kāi)關(guān)陣列的應(yīng)用。此外，雖然曾經(jīng)描述通過(guò)共同擠出法用于建立緊固結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，其它過(guò)程也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣或相似的結(jié)構(gòu)。例如，擠出法、輪廓-擠出、注塑模鑄、壓縮模鑄、熱成型、快速成型、鑄造及固化、壓花、或其它可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)這里描述的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)的處理程序。相應(yīng)地，其他實(shí)現(xiàn)和實(shí)施例均在下列權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于開(kāi)關(guān)陣列的器件，包括第一層，包括第一組緊固元件；和第二層，包括第二組緊固元件，其中第一和第二組緊固元件為可按合的，從而固定第一層于第二層，并且其中至少有一些緊固元件包括柔性部分，當(dāng)?shù)谝缓偷诙咏雍蠒r(shí)和當(dāng)?shù)谝粚訌?qiáng)迫壓向第二層時(shí)這些柔性部分彎曲。
2.按照權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，至少有一些緊固元件的柔性部分的彎曲在第一和第二層之間提供偏壓力。
3.按照權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于，由彎曲提供的偏壓力根據(jù)第一和第二層之間的距離是不同的。
4.按照權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，當(dāng)?shù)谝缓偷诙又g的距離超過(guò)極限時(shí)偏壓力基本上減少。
5.按照權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，緊固元件的諸接合的組包括集體地限定在第一和第二層之間的行程距離的鉤形元件，其中至少有一些鉤形元件包括形成柔性部分的桿身部分。
6.按照權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，緊固元件的諸接合的組包括集體地限定在第一和第二層之間的行程距離的Y-形元件，其中Y-形元件的尖端至少形成柔性部分的一部分。
7.按照權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，緊固元件的諸接合的組包括角形元件。
8.按照權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，緊固元件的諸接合的組包括C-形元件。
9.按照權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，至少有一些緊固元件的柔性部分包括從至少有一些緊固元件延伸的延伸部分。
10.按照權(quán)利要求9所述的器件，其特征在于，該延伸部分為C-形延伸部分。
11.一種用于開(kāi)關(guān)陣列的器件，包括底層；頂層；和用于接合頂層和底層的裝置，使其在接合時(shí)在頂層和底層之間限定行程大小，其中用于接合的裝置包括當(dāng)頂層被壓向底層時(shí)的用于彎曲的裝置。
12.按照權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于，用于彎曲的裝置提供頂層和底層之間的偏壓力。
13.按照權(quán)利要求12所述的器件，其特征在于，用于彎曲的裝置提供的偏壓力根據(jù)頂層和底層之間的距離是不同的。
14.按照權(quán)利要求13所述的器件，其特征在于，當(dāng)頂層和底層之間的距離超過(guò)極限時(shí)偏壓力基本上減少。
15.按照權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于，用于接合的裝置包括集體地限定在頂層和底層之間的行程距離的多個(gè)鉤形元件。
16.按照權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于，用于接合的裝置包括集體地限定在頂層和底層之間的行程距離的Y-形元件。
17.按照權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于，用于接合的裝置包括角形元件。
18.按照權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于，用于接合的裝置包括C-形元件。
19.按照權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于，用于彎曲的裝置包括從至少有一些緊固元件延伸的延伸部分。
20.按照權(quán)利要求19所述的器件，其特征在于，該延伸部分為C-形延伸部分。
21.一種開(kāi)關(guān)陣列，包括傳感元件陣列，在動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生信號(hào)；底層，包括第一組緊固元件，底層限定用于對(duì)準(zhǔn)傳感元件陣列的各孔；和大量的頂層部分，各包括第二組緊固元件，其中第一和第二組緊固元件接合，從而使底層固定于頂層部分，并且其中至少有一些緊固元件包括柔性部分，當(dāng)頂層部分中有一個(gè)被強(qiáng)迫壓向底層時(shí)，該柔性部分彎曲，和其中強(qiáng)迫頂層部分中一個(gè)壓向底層時(shí)促使傳感元件中一個(gè)啟動(dòng)。
22.按照權(quán)利要求21所述的開(kāi)關(guān)陣列，其特征在于，緊固元件的諸接合的組限定底層和各頂層部分之間的行程距離。
23.按照權(quán)利要求21所述的開(kāi)關(guān)陣列，其特征在于，各頂層部分包括開(kāi)關(guān)陣列的鍵。
24.按照權(quán)利要求21所述的開(kāi)關(guān)陣列，頂層部分和底層為擠出的膜層。
25.按照權(quán)利要求21所述的開(kāi)關(guān)陣列，其特征在于，開(kāi)關(guān)陣列從下列開(kāi)關(guān)陣列集合中選擇計(jì)算機(jī)鍵盤、薄膜開(kāi)關(guān)陣列、鍵區(qū)、飛機(jī)的儀表板、水上飛機(jī)的儀表板、機(jī)動(dòng)車輛的儀表板、家用電器開(kāi)關(guān)陣列和樂(lè)器開(kāi)關(guān)陣列。
26.一種不包括任何圓頂彈簧元件的開(kāi)關(guān)陣列，開(kāi)關(guān)陣列包括一組鍵；和一組傳感元件，其中該組鍵從該組傳感元件偏壓分開(kāi)，其中對(duì)于該組鍵中的鍵的偏壓力當(dāng)鍵被壓過(guò)極限時(shí)基本上減少。
27.按照權(quán)利要求26所述的開(kāi)關(guān)陣列，其特征在于，該組鍵包括大量通過(guò)緊固元件與底層結(jié)合的頂層部分，其中至少有一些緊固元件包括當(dāng)鍵被壓下時(shí)彎曲的柔性部分。
28.按照權(quán)利要求27所述的開(kāi)關(guān)陣列，其特征在于，當(dāng)鍵被壓下時(shí)緊固元件的柔性部分壓平。
29.一種開(kāi)關(guān)陣列器件，包括第一層，限定一個(gè)或多個(gè)鍵；第二層，和形成在第一和第二層上的大量的緊固元件，用于緊固各層，其中至少有一些緊固元件包括當(dāng)?shù)谝粚拥逆I被壓向第二層時(shí)彎曲的柔性部分。
全文摘要
一種開(kāi)關(guān)器件(10)包括第一層(11)和第二層(12)，互相通過(guò)形成在各層上的各組緊固元件(13A－13F，14A－14F)固定。緊固元件可以包括鉤形元件，互相在聯(lián)鎖的布置中接合而使各層固定，或可替代地，緊固元件可以采取其它形式。緊固元件可包括當(dāng)?shù)谝粚雍偷诙訌?qiáng)迫接合時(shí)可以彎曲的柔性部分。該器件可以用在開(kāi)關(guān)陣列中，并且可以免去圓頂彈簧元件的需要。
文檔編號(hào)H01H13/702GK1643632SQ03807191
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月27日
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