кнопочные панели и переключатели клавиш

Формула изобретения

1. Кнопочная панель, содержащая матрицу участков клавиш, включающую массив приподнятых участков (11) клавиш, каждый из которых при активизации обеспечивает выходной сигнал соответствующего символа, промежуточные участки (22) клавиш, расположенные между приподнятыми участками клавиш и обеспечивающие выходной сигнал символа с использованием, по меньшей мере, частично, рабочего алгоритма, содержащего активизацию, по меньшей мере, одного смежного приподнятого участка клавиши, при этом кнопочная панель содержит соответствующие независимо активизируемые переключатели (21) клавиш, расположенные под промежуточными участками клавиш, рабочий алгоритм также содержит активизацию соответствующих переключателей под промежуточными участками клавиш.

2. Кнопочная панель по п.1, в которой смежные приподнятые участки (11) клавиш имеют расстояние между центрами меньше чем приблизительно половина ширины пальца взрослого человека.

3. Кнопочная панель по п.1, содержащая соответствующие элементы (12) тактильной обратной связи, лежащие под каждым приподнятым участком клавиш и каждым промежуточным участком клавиш.

4. Кнопочная панель по п.3, в которой рабочий алгоритм в ответ на восприятие активизации объединенного переключателя, включая любой переключатель (21), лежащий под приподнятым участком (11) клавиши, и переключатель, лежащий под промежуточным участком (22) клавиши, вырабатывает выходной сигнал, соответствующий промежуточному участку (22) клавиши.

5. Кнопочная панель по п.3, в которой рабочий алгоритм, в ответ на восприятие активизации объединенного переключателя, включая переключатель (21), лежащий под промежуточным участком (22) клавиши, и любой переключатель (21), лежащий под приподнятым участком (11) клавиши, непосредственно смежным с указанным промежуточным участком клавиши, вырабатывает выходной сигнал, соответствующий промежуточному участку клавиши.

6. Кнопочная панель по п.1, в которой каждый переключатель (21), расположенный ниже промежуточного участка (22) клавиши, непосредственно соединяется с переключателем (21), расположенным ниже другого промежуточного участка (22) клавиши, и с переключателем (21), расположенным ниже приподнятого участка (11) клавиши.

7. Кнопочная панель по п.1, в которой промежуточные участки (22) клавиш имеют открытые поверхности, являющиеся выпуклыми.

8. Кнопочная панель по п.1, в которой промежуточные участки (22) клавиш имеют открытые поверхности, которые являются, по существу плоскими.

9. Кнопочная панель по п.1, в которой каждый из приподнятых участков (11) клавиш содержит приподнятый гребень (142), задающий верхнюю поверхность.

10. Кнопочная панель по п.1, в которой каждый промежуточный участок (22) клавиши является непосредственно смежным с множеством приподнятых участков (11) клавиш.

11. Кнопочная панель по п.1, содержащая печатную плату (23) с дорожками, электрически соединяющими каждый из, по меньшей мере, некоторых переключателей (21), лежащих под приподнятыми участками (11) клавиш, с переключателем (21), лежащим под соответствующим одним из промежуточных участков (22) клавиш.

12. Кнопочная панель по п.1, содержащая печатную плату (23) с четырьмя ответвлениями (50) электрической дорожки, протягивающимися под каждый из промежуточных участков (22) клавиш, образуя элементы (16) переключателей.

13. Кнопочная панель по п.12, в которой два из ответвлений (50) дорожки под каждым промежуточным участком клавиш присоединены к элементу (12) тактильной обратной связи, а два других ответвления дорожки присоединены к открытым дорожкам, которые сразу входят в электрический контакт, когда активизируется указанный промежуточный участок (22) клавиши.

14. Кнопочная панель по п.1, в которой каждый переключатель (21), расположенный под промежуточным участком (22) клавиши, активизируется электрическими дорожками печатной платы (23), контактируя с неоднородностью (214) во внутренней поверхности элемента (12) тактильной обратной связи.

15. Кнопочная панель по п.14, в которой дорожки, приводимые в контакт неоднородностью (214), образуют три элемента (16) переключателей, расположенных вблизи кольцевой контактной зоны (230) внизу элемента тактильной обратной связи.

16. Кнопочная панель по п.14, в которой неоднородность (214) располагается по центру под элементом (12) тактильной обратной связи и имеет диаметр приблизительно одну треть от полного диаметра элемента тактильной обратной связи.

17. Кнопочная панель по п.1, в которой каждый из переключателей (21), расположенных под промежуточными участками (22) клавиш, содержит элемент (12) тактильной обратной связи и углеродное кольцо.

18. Кнопочная панель по п.17, в которой элементы тактильной обратной связи являются электрически пассивными.

19. Кнопочная панель по п.17, в которой каждый из переключателей (21), расположенных под промежуточными участками клавиш, присоединен к трем сигнальным дорожкам, образуя единый доступ к переключателю с одной стороны матрицы, и две точки доступа с другой стороны матрицы.

20. Кнопочная панель по п.1, в которой либо приподнятые участки (11) клавиш, либо промежуточные участки (22) клавиш являются соответственными площадями формованной пластиковой клавишной панели (40), которые сгибаются во время активизации клавиш.

21. Кнопочная панель по п.20, в которой участки клавиш, которые не являются соответственными площадями формованной пластиковой клавишной панели (40), открываются через соответственные разнесенные отверстия в клавишной панели.

22. Кнопочная панель по п.1, в которой участки клавиш являются верхними поверхностями клавиш, прикрепленных к листу (41), поддерживаемому в натянутом состоянии над массивом переключателей клавиш.

23. Кнопочная панель по п.22, в которой натянутый лист (41) содержит лист эластомерной резины.

24. Кнопочная панель по п.23, в которой эластомерный лист (41) поддерживается в натянутом, по меньшей мере на 20%, состоянии, по меньшей мере, в одном направлении.

25. Кнопочная панель по п.22, в которой клавишная панель содержит пластиковый лист, формованный так, чтобы иметь упругорастягиваемую область (47).

26. Кнопочная панель по п.25, в которой упругорастягиваемая область содержит складку, выступающую из главной плоскости листа.

27. Кнопочная панель, содержащая клавишную панель и подложку переключателей, лежащую под клавишной панелью, причем клавишная панель имеет открытую верхнюю поверхность, формирующую отдельные приподнятые участки (11) клавиш, которая при независимом нажатии смежных участков клавиш вырабатывает соответствующий выходной сигнал, причем клавишная панель также задает другие промежуточные участки (22) клавиш, расположенные между смежными приподнятыми участками клавиш и помеченные, чтобы показывать другие соответствующие выходные сигналы, при этом клавишная панель жестко поддерживается на своем периметре в натянутом состоянии по подложке переключателей.

28. Кнопочная панель по п.27, в которой приподнятые участки (11) клавиш являются верхними поверхностями жестких клавиш, прикрепленных к эластомерному листу (41).

29. Кнопочная панель по п.28, в которой эластомерный лист (41) поддерживается в заданном направлении в натянутом, по меньшей мере на 20%, состоянии.

30. Кнопочная панель по п.27, в которой клавишная панель содержит пластиковый лист, выполненный так, чтобы иметь упругорастягиваемую область (47).

31. Кнопочная панель по п.30, в которой упругорастягиваемая область (47) содержит складку, выступающую из главной плоскости листа.

32. Кнопочная панель по п.27, в которой клавишная панель поддерживается в натянутом состоянии в каждом из двух ортогональных направлений.

33. Кнопочная панель по п.27, в которой клавишная панель задает периферийные отверстия (49), которые при натянутой клавишной панели вмещают штыри (143) жесткого корпуса (90) кнопочной панели.

34. Электрический переключатель клавиши, содержащий печатную плату (23), по меньшей мере, с двумя элементами (16) переключателей, которые обычно электрически изолированы друг от друга, и элемент (12) тактильной обратной связи, расположенный над печатной платой (23), причем элемент (12) тактильной обратной связи имеет приподнятый центральный участок (212), образующий обращенную вниз полость (13), заданную на ее крае гребнем (214), расположенным над элементами (16) переключателей так, что, когда элемент тактильной обратной связи активизируется, гребень (214) вокруг центральной области (212) зацепляет печатную плату в кольцевой контактной зоне (230) по элементам переключателей, создавая электрический контакт между элементом (12) тактильной обратной связи и элементами (16) переключателей.

35. Электрический переключатель клавиши по п.34, в котором элемент (12) тактильной обратной связи имеет внешний край (118), расположенный напротив базовой дорожки (224) и находящийся в электрическом контакте с ней на печатной плате (23).

36. Электрический переключатель клавиши по п.34, в котором кольцевая контактная зона (230) составляет приблизительно одну треть от номинального диаметра элемента (12) тактильной обратной связи.

37. Электрический переключатель клавиши по п.34, в котором элементы переключателей имеют форму клина.

38. Электрический переключатель клавиши по п.37, в котором каждый элемент переключателя протягивается приблизительно на 20° окружности контактной зоны (230).

39. Электрический переключатель клавиши по любому из пп.34-38, в котором элементы (16) переключателей расположены приблизительно равноудаленными друг от друга вокруг контактной зоны (230).

40. Электрический переключатель клавиши по п.34, в котором гребень (214) образует непрерывное кольцо.

41. Электрический переключатель клавиши по п.34, в котором гребень (214) содержит кольцо из разнесенных гребней или сегментов гребней.

42. Электрический переключатель клавиши по п.34, в котором элемент (12) тактильной обратной связи перекрывает три разнесенных элемента (16) переключателей.

Приоритет по пунктам:

23.05.2002 - пп.1-3, 8, 10-12, 14-16, 18, 20, 34, 39, 40, 42;

21.10.2002 - пп.35-38, 41;

23.05.2003 - пп.4-7, 9, 13, 17, 19, 21-23.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к кнопочным панелям и переключателям клавиш для кнопочных панелей и клавиатур.

Уровень техники

Миниатюризация электронных изделий является одним из основных принципов технологического прогресса. Конкурентоспособность и успех ассортимента изделий во многом базируется на способности компании успешно поставлять изделия, являющиеся все более и более функциональными и портативными. По мере развития технологии становится все более важным миниатюризировать электронные схемы по отношению к свойственным человеку масштабам так, что только интерфейс начинает задавать размер портативных изделий (например, экраны, кнопочные панели, устройства управления курсором). Следовательно, эргономическое качество и размер устройств ввода (таких как кнопочные панели) продолжают иметь растущее значение для признания и успеха изделий.

Один из типов кнопочной панели и клавиатуры, который обеспечивает особенно пространственно-эффективное средство ввода, представляет собой кнопочные панели независимых клавиш и комбинационных клавиш (IACK), имеющих массивы более низких вогнутых участков комбинационных клавиш, расположенных среди массива эффективно приподнятых, выпуклых участков независимых клавиш. Кнопочные панели IACK имеют и участки независимых клавиш, и участки комбинационных клавиш, обычно расположенных чередующимися строками и столбцами. Участки независимых клавиш прежних IACK кнопочных панелей настоящего изобретателя были элементами матрицы кнопочной панели, когда независимое нажатие смежных клавиш вырабатывало соответствующий выходной сигнал. В противоположность этому, участки комбинационных клавиш прежних IACK кнопочных панелей настоящего изобретателя были элементами кнопочной панели со смежными независимыми клавишами (такие как диагонально ориентированные уголочками участка комбинационных клавиш), не имеющими соответствующих переключателей клавиш, лежащих под клавишной панелью. Выходной сигнал, соответствующий участку комбинационных клавиш, вырабатывался нажатием двух или более смежных приподнятых участков клавиш в комбинации.

Желательны другие усовершенствования, приводящие к надежной работе в растущей степени миниатюризированных кнопочных панелей, даже если в кнопочных панелях, в которых не требуется, чтобы выходной сигнал некоторых участков клавиш вырабатывался активизацией комбинаций переключателей, соответствующих другим участкам клавиш. Например, усовершенствования ищутся в конструкции переключателей клавиш, в которой могут надежно и почти одновременно включаться многочисленные электрические соединения с заданным событием тактильной обратной связи. Существует класс клавиатур и кнопочных панелей, включая IACK кнопочные панели, которые требуют, чтобы контакты переключения многочисленных клавиш осуществлялись одновременно. Кнопочные купола (изготовленные из металла и пластика), которые действуют в режиме изгибания, обеспечивают высокое качество тактильной обратной связи. Однако чрезвычайно трудно осуществить одновременное надежное мгновенное соединение с более чем одним контактом переключателя клавиши.

Раскрытие изобретения

Согласно одному аспекту изобретения, обеспечивается усовершенствование для кнопочных панелей, имеющих матрицу участков клавиш, включающую как массив приподнятых (т.е. независимых) участков клавиш, каждый из которых при активизации обеспечивает выходной сигнал соответствующего символа, так и промежуточные участки клавиш, расположенные между приподнятыми участками клавиш и обеспечивающие выходной сигнал символа с использованием, по меньшей мере, частично, рабочего алгоритма, содержащего активизацию, по меньшей мере, одного смежного приподнятого участка клавиши. Признаки усовершенствования, соответствующие, при том, что независимо активизируемые переключатели клавиш расположены под промежуточными участками клавиш, рабочему алгоритму, также содержат активизацию соответствующих клавиш под промежуточными участками клавиш.

Предпочтительно, смежные приподнятые участки клавиш имеют расстояние между центрами меньшее, чем приблизительно половина ширины пальца взрослого человека.

В некоторых случаях соответствующие элементы тактильной обратной связи лежат под каждым приподнятым участком клавиш и каждым промежуточным участком клавиш.

В некоторых вариантах воплощения рабочего алгоритма в ответ на восприятие активизации объединенного переключателя, включая любой переключатель, лежащий под приподнятым участком клавиши, и переключатель, лежащий под промежуточным участком клавиши, вырабатывается выходной сигнал, соответствующий промежуточному участку клавиши.

В некоторых примерах рабочего алгоритма, в ответ на восприятие активизации объединенного переключателя, включая переключатель, лежащий под промежуточным участком клавиши, и любой переключатель, лежащий под приподнятым участком клавиши, непосредственно смежным с указанным промежуточным участком клавиши, вырабатывается выходной сигнал, соответствующий промежуточному участку клавиши.

В некоторых ситуациях каждый переключатель, расположенный ниже промежуточного участка клавиши, непосредственно соединяется с переключателем, расположенным ниже другого промежуточного участка клавиши, с одной стороны, и с переключателем, расположенным ниже приподнятого участка клавиши, с другой стороны.

Промежуточные участки клавиш, по меньшей мере, в некоторых вариантах воплощения имеют открытые поверхности, которые являются выпуклыми. В некоторых других случаях они являются по существу плоскими.

В некоторых случаях каждый из приподнятых участков клавиш содержит приподнятый гребень, задающий верхнюю поверхность, и каждый промежуточный участок клавиши является непосредственно смежным с множеством приподнятых участков клавиш.

В некоторых вариантах воплощения кнопочная панель содержит печатную плату с дорожками, электрически соединяющими каждый из, по меньшей мере, некоторых переключателей, лежащих под приподнятыми участками клавиш, с переключателем, лежащим под соответствующим одним из промежуточных участков клавиш.

В некоторых случаях кнопочная панель имеет печатную плату с четырьмя ответвлениями электрических дорожек, протягивающимися под каждый из промежуточных участков клавиш, образуя элементы переключателей. Например, два из ответвлений дорожки под каждым промежуточным участком клавиш могут присоединяться к элементу тактильной обратной связи (т.е. тактильному куполу), и два других ответвления дорожки присоединяются к открытым дорожкам, которые сразу входят в электрический контакт, когда активизируется указанный промежуточный участок клавиши.

В некоторых предпочтительных вариантах воплощения каждый переключатель, расположенный под промежуточным участком клавиши, активизируется электрическими дорожками печатной платы, контактируя с неоднородностью во внутренней поверхности соответствующего элемента тактильной обратной связи (т.е. металлического кнопочного купола). Предпочтительно, дорожки, приводимые в контакт неоднородностью поверхности, образуют три дискретных элемента переключателей, расположенных вблизи кольцевой контактной зоны внизу элемента тактильной обратной связи. Элементы переключателей могут быть, например, в форме пирога внизу элемента тактильной обратной связи.

В некоторых случаях каждый из переключателей, расположенных под промежуточными участками клавиш, содержит элемент тактильной обратной связи и углеродное кольцо. В таких случаях элементы тактильной обратной связи могут быть электрически пассивными. Каждый из переключателей, расположенных под промежуточными участками клавиш, может подсоединяться к трем сигнальным дорожкам, образуя одну точку доступа к переключателю с одной стороны матрицы и две точки доступа с другой стороны матрицы.

В некоторых кнопочных панелях либо приподнятые, либо промежуточные участки клавиш являются соответственными площадями формованной пластиковой клавишной панели, которые сгибаются во время активизации клавиш. В некоторых случаях участки клавиш, которые не являются соответственными площадями формованной пластиковой клавишной панели, открываются через соответственные разнесенные отверстия в клавишной панели. В некоторых случаях элементы тактильной обратной связи в форме пускателей кнопочного купола формуются, протягиваясь от нижней поверхности клавишной панели. Клавишная панель также может формоваться интегрально с корпусом изделия.

В некоторых других случаях участки клавиш являются верхними поверхностями клавиш, прикрепленных к листу, поддерживаемому в натянутом состоянии над массивом переключателей клавиш. Натянутый лист может содержать, например, лист эластомерной резины. Предпочтительно, эластомерный лист поддерживается в натянутом, по меньшей мере, на 20% состоянии, по меньшей мере, в одном направлении. В некоторых примерах натянутый лист содержит пластиковый лист, сформованный так, чтобы иметь упруго растягиваемую область, подобно складке, выступающей из главной плоскости листа.

Согласно другому аспекту изобретения, обеспечивается усовершенствование для кнопочной панели, содержащей клавишную панель и подложку переключателей, лежащую под клавишной панелью, причем клавишная панель имеет открытую верхнюю поверхность, формирующую отдельные приподнятые участки клавиш, которая при независимом нажатии смежных промежуточных участков клавиш вырабатывает соответствующий выходной сигнал, причем клавишная панель также задает промежуточные участки клавиш, расположенные между смежными приподнятыми участками клавиш и помеченные, чтобы показывать другие соответствующие выходные сигналы. Усовершенствование состоит в том, что клавишная панель жестко поддерживается на своем периметре в натянутом состоянии по подложке переключателей.

В некоторых вариантах воплощения приподнятые участки клавиш являются верхними поверхностями жестких клавиш, прикрепленных к эластомерному листу.

Эластомерный лист предпочтительно поддерживается в натянутом состоянии, по меньшей мере, на 20% в заданном направлении или поддерживается натянутым в каждом из двух ортогональных направлений.

Некоторые примеры отличаются клавишной панелью с пластиковым листом, формованным так, чтобы иметь упруго растягиваемую область, подобно складке, выступающей из главной плоскости листа.

В некоторых вариантах воплощения клавишная панель задает периферийные отверстия, которые при натянутой клавишной панели вмещают штыри жесткого корпуса кнопочной панели.

Согласно третьему аспекту изобретения, электрические переключатели клавиш содержат печатную плату, по меньшей мере, с двумя элементами переключателей, которые обычно электрически изолированы друг от друга, и элемент тактильной обратной связи, расположенный над печатной платой. Элемент тактильной обратной связи имеет приподнятый центральный участок, образующий обращенную вниз полость, заданную на ее крае гребнем, расположенным над элементами переключателей, так, что когда кнопочный купол активизируется, гребень вокруг центральной области зацепляет печатную плату в кольцевой контактной зоне по элементам переключателей, создавая электрический контакт между кнопочным куполом и элементами переключателей.

В некоторых вариантах воплощения элемент тактильной обратной связи имеет внешний край, расположенный напротив и в электрическом контакте с базовой дорожкой на печатной плате.

Предпочтительно, кольцевая контактная зона составляет приблизительно одну треть от номинального диаметра элемента тактильной обратной связи.

В одном из иллюстрируемых вариантов воплощения элементы переключателей имеют форму клина. Предпочтительно, каждый элемент переключателя протягивается приблизительно на 20 градусов окружности контактной зоны.

Элементы переключателей предпочтительно располагаются приблизительно равноудаленными друг от друга вокруг контактной зоны.

В некоторых случаях гребень образует непрерывное кольцо. В некоторых других случаях гребень содержит кольцо из разнесенных гребней или сегментов гребней.

В некоторых применениях кнопочный купол перекрывает три разнесенных элемента переключателей.

В некоторых случаях элементы переключателей являются достаточно толстыми, чтобы отклоненный кнопочный купол контактировал со всеми лежащими внизу элементами переключателей перед приведением в контакт с какой-либо другой поверхностью печатной платы (РСВ), и, предпочтительно, кнопочный купол является достаточно тонким, а элементы переключателей являются достаточно разнесенными, чтобы с отклоненным кнопочным куполом в контакте со всеми нижележащими элементами переключателей кнопочный купол мог отклоняться дальше в направлении РСВ платы между смежными элементами переключателей.

В другом изобретательском усовершенствовании кнопочной панели, содержащей клавишную панель и подложку переключателей, лежащую под клавишной панелью, клавишная панель имеет открытую верхнюю поверхность, формирующую отдельные приподнятые участки клавиш, которая при независимом нажатии смежных участков клавиш вырабатывает соответствующий выходной сигнал, причем клавишная панель также задает другие промежуточные участки клавиш, расположенные между смежными приподнятыми участками клавиш, подложка переключателей клавиш содержит и переключатели, лежащие под соответствующими приподнятыми участками клавиш, и переключатели, лежащие непосредственно под соответствующими промежуточными участками клавиш.

Согласно другому усовершенствованию кнопочная панель имеет матрицу участков клавиш, включающую как массив приподнятых участков клавиш, каждый из которых обеспечивает соответствующий выходной сигнал символа при активизации, так и промежуточные участки клавиш, расположенные между приподнятыми участками клавиш и обеспечивающие выходной сигнал символа с использованием, по меньшей мере, частично, рабочего алгоритма, который содержит активизацию, по меньшей мере, одного смежного приподнятого участка клавиши, причем промежуточные участки клавиш имеют заметно выпуклую верхнюю поверхность.

Помещение многочисленных переключателей под пальцем находится в противоречии с базовыми принципами надежного эргономического дизайна, состоящего в обеспечении одной отдельной тактильной обратной связи для каждого принятого ввода. Некоторые из ранних попыток автора обеспечить тактильную обратную связь высокого уровня (металлический купол) давали неприемлемую надежность комбинационных клавиш и многочисленные "щелчки", приходящиеся на один ввод. В конечном счете, решение, представленное некоторыми из вариантов воплощения, раскрытых здесь, требует многочисленных совместных изменений, включая добавление дополнительной тактильной обратной связи (как средство решения проблемы, заключающейся в том, что уже было слишком много обратной связи), добавление субматрицы в пределах РСВ матрицы (без некоторых усовершенствований, раскрытых здесь) могло бы иметь нежелательный эффект увеличения числа линий связи к центральному процессору, и, в некоторых отношениях, отказ от ранней IACK концепции (иметь противоположные диагонали приподнятых участков клавиш, вырабатывающих выходной сигнал, соответствующий центральному участку промежуточной клавиши) в пользу иерархического подхода между промежуточными и приподнятыми участками клавиш, в котором промежуточные участки клавиш становятся доминирующими. Кроме того, улучшенные структуры клавишной панели улучшают способность определенного пальца надежно активизировать и приподнятые, и промежуточные участки клавиш.

Обеспечивается структура кнопочной панели, которая использует относительную высоту и относительное усилие единичной структуры купола по отношению к четырем окружающим ее, и относительно слабое усилие прогиба в пределах самой клавишной панели. Такой подход является особенно выгодным в комбинации с выпуклыми не приподнятыми участками клавиш.

Надежность создания многочисленных контактов с одним металлическим куполом увеличивается сужением дорожек, которые контактируют с неоднородностью и утолщением металла дорожек так, что доли неоднородности, расположенные между тремя дискретными контактами, могут значительно отклоняться в направлении печатной платы, когда неоднородность находится в контакте с тремя дискретными контактами. Надежность создания многочисленных контактов сразу особенно возрастает, если кнопочный купол и дорожки контактируют друг с другом только в "тройной точке" и или в местоположениях, которые делят диаметр приблизительно на трети.

Различия свойств материалов между эластомерным полотном кнопочной панели в пластиковом корпусе могут привести к потере контакта с кнопочными куполами при чрезмерных вариациях температуры. Чтобы поддерживать контакт между пускателями клавишной панели и куполами без необходимости использовать адгезив (что добавляет заботы обслуживания и изготовления), желательно собирать клавишную панель в преднапряженном или натянутом состоянии.

Некоторые аспекты изобретения могут обеспечить возможность миниатюризированной кнопочной панели, которая еще имеет хорошо заданную, субъективно хорошую тактильную обратную связь для каждого клавишного ввода либо приподнятого, либо не приподнятого участка клавиш. Другие признаки, раскрытые или заявленные здесь, могут улучшать долговечность клавишных панелей, например, обеспечивая твердую пластиковую кнопочную панель, что позволяет делать кнопочную панель интегрально с корпусом, минимизируя число открытых краев в плиточном покрытии кнопочной панели и т.п. Другие усовершенствования увеличивают полезный срок службы и действенность гибких клавишных панелей. Улучшенная конструкция элемента тактильной обратной связи, имеющая куполообразный переключатель, раскрытая здесь, может вырабатывать надежные, почти одновременные соединения по двум и более траекториям контактов с одной тактильной обратной связью с пользователем.

Детали одного или нескольких вариантов воплощения изобретения даются в последующем описании и сопровождающих чертежах. Некоторые из указанных вариантов воплощения описываются относительно усовершенствований в IACK кнопочных панелях или в кнопочных панелях, имеющих участки клавиш, выходной сигнал которых определяется только объединенными состояниями переключателей, соответствующими смежным приподнятым участкам клавиш. Однако должно быть понятно, что несколько указанных аспектов изобретения не ограничиваются приведенными типами кнопочных панелей, и что для указанных рабочих алгоритмов подходят и другие типы панелей. Другие признаки, задачи и преимущества будут очевидны из нижеследующих описания и чертежей и из формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает первую печатную плату (РСВ) для кнопочной панели с некоторыми переключателями, включающими открытые углеродные и металлические пластины куполообразных переключателей;

фиг.2 изображает поперечное сечение кнопочной панели с приподнятыми и промежуточными участками клавиш;

фиг.3 и 4 иллюстрируют активизацию промежуточного участка клавиши и приподнятого участка клавиши, соответственно, формованной в горячем состоянии IACK клавишной панели;

фиг.5 изображает узкие штыри активизации, формованные в эластомере, залитом с обратной стороны;

фиг.6 и 7 показывают рабочие алгоритмы для кнопочной панели;

фиг.8 и 9 изображают компоновки печатных плат, применимых с алгоритмами фиг.6 и 7;

фиг.10 изображает нажатие пальца на приподнятый участок клавиши;

фиг.11 изображает нажатие пальца на выпуклый промежуточный участок клавиши;

фиг.12 изображает нажатие пальца на плоский промежуточный участок клавиши;

фиг.13 изображает нажатие пальца на приподнятый участок клавиши с повышенным краем;

фиг.14 изображает эластичную клавишную панель, отсоединенную от ее корпуса;

фиг.15 изображает кнопочную панель фиг.4 в собранном виде;

фиг.16 изображает кнопочную панель с клавишной панелью, формованной с точками изгиба;

фиг.17 изображает клавишную панель с приподнятыми участками клавиш, заданными на жесткой структуре;

фиг.18 изображает вид в разрезе, взятый вдоль линии 18-18 фиг.17;

фиг.19 изображает клавишную панель с промежуточными участками клавиш, заданными на жесткой структуре;

фиг.20 изображает вид в разрезе, взятый вдоль линии 20-20 фиг.19;

фиг.21 изображает вид в разрезе, взятый через элемент тактильной обратной связи в виде металлического кнопочного купола, рассчитанного, чтобы контактировать сразу с многочисленными элементами переключателей;

фиг.22 изображает дорожки РСВ платы, лежащие под металлическим кнопочным куполом фиг.21;

фиг.23 изображает неоднородный элемент кольца на оборотной стороне металлического кнопочного купола.

Одинаковые номера позиций на различных чертежах обозначают одинаковые элементы.

Осуществление изобретения

Фиг.1 изображает переключатели 21 для размещения традиционных элементов 12 тактильной обратной связи (фиг.3), изготовленных из металла или пластика, обеспечивающих мгновенное соединение между двумя шинами, расположенными на одном из пересечений шин 24 возбуждения (показаны вертикальными) и шин 26 считывания (показаны горизонтальными), под приподнятыми участками 11 клавиш IACK кнопочной панели, имеющей массив приподнятых участков 11 клавиш, расположенных между промежуточными участками 22 клавиш (см. также фиг.3, 10). Основание элемента 12 тактильной обратной связи (предпочтительно изготовленного из металла) расположено на печатном проводящем основании 29, находящемся в электрическом контакте с шинами 24 возбуждения над ним, а центр переключателя 21 электрически связан с шиной 26 считывания справа от него. В результате активизация ассоциированного элемента 12 тактильной обратной связи является электрическим эквивалентом активизации переключателя под приподнятым участком 11 клавиши, расположенным вверх и вправо от нужного промежуточного участка 22 клавиши. Также показан один вспомогательный контакт 20, электрически связанный с шиной 24 возбуждения под ним, и один вспомогательный контакт 20, электрически связанный с шиной 26 считывания слева от него. Слой ленты покрывает элемент 12 тактильной обратной связи, предотвращая контакт вспомогательного проводника 18 (фиг.3), и также имеет вырезы, соответствующие вспомогательным контактам 20, что обеспечивает возможность контакта между вспомогательными проводниками и РСВ платой. В результате, активизация ассоциированного элемента 12 тактильной обратной связи является электрическим эквивалентом активизации переключателя под приподнятым участком 11 клавиши, расположенным вниз и влево от нужного промежуточного участка 22 клавиши. Одновременная активизация этих двух приподнятых участков 11 клавиш (расположенных по диагонали противоположно друг от друга по промежуточному участку 22 клавиши) действует как индикация контроллеру, что намерение состоит в активизации центрального промежуточного участка клавиши.

Фиг.2 изображает шины 24 возбуждения, электрически изолированные от шин 26 считывания, хотя электрическая связность между ними может осуществляться на каждом независимом взаимном пересечении 14, соответствующем местоположению приподнятого участка 11 клавиши. Как в некоторых ранних IACK кнопочных панелях, программное обеспечение системы регистрирует ввод промежуточных клавиш как результат активизации, по меньшей мере, двух смежных по диагонали (то есть противоположно смежных) приподнятых участков 11 клавиш. Например, активизация обеих "Е" и "L" или "F" и "К" регистрируется системой как намерение ввести число "3". Однако в указанной матрице 50 ответвления дорожек протягиваются от каждого из четырех сегментов дорожки, которые связаны с каждым промежуточным участком 22 клавиши, почти контактируя друг с другом на каждом взаимном пересечении 15 комбинаций. Ответвления дорожки протягиваются в каждом промежуточном участке 22 клавиши внутрь контактной области 141. Ответвления 50 могут быть выполнены из проводящих чернил, которые могут быть селективно легированы, или варьироваться иным способом, чтобы обеспечить уникальное сопротивление на каждом взаимном пересечении во время контакта, так, чтобы идентичность взаимного пересечения при контакте могла подтверждаться посредством восприятия сопротивлений дорожки.

Активизация промежуточного участка 22 клавиши над взаимным пересечением 15 замыкает контакт между четырьмя смежными концами ответвлений 50 дорожки на взаимном пересечении 15, соединяя, тем самым, смежные пары шин 24 возбуждения и шин 26 считывания и создавая электрический эквивалент активизации всех четырех окружающих независимых взаимных пересечений 14. Примеры конструкций переключателей для соединения всех четырех ответвлений 50 дорожки заданного взаимного пересечения 15 комбинаций показаны на фиг.1 и 21-23.

Фиг.3 и 4 иллюстрируют работу IAGK клавишной панели 30а, имеющей тонкий лист 70, сформированный в волнообразный контур поверхности открытых участков клавиш, включая элементы для приподнятых участков 11 клавиш и промежуточных участков 22 клавиши. Лист 70 может быть изготовлен из относительно твердого и жесткого материала, например из поликарбоната или полиэфирного пластика, и сформирован с помощью процесса, например, формования в горячем состоянии. Толщина листа предпочтительно составляет, например, 0,002-0,005 дюйма. Под каждым приподнятым участком 11 клавиш находится пускатель 36 из другого материала, сформированного на месте, например, литьевым формованием. Пускатели 36 расположены непосредственно над соответственными металлическими или полиэфирными куполами с высокой обратной связью n. Таким же образом, имеется пускатель 36 и элемент 12 тактильной обратной связи с высокой обратной связью под каждым промежуточным участком 22 клавиши.

Как видно, имеется разница в промежутке между нижними поверхностями пускателей 36 и их соответствующими элементами 12 тактильной обратной связи. Площадь контакта между листом 70 и пускателями 36 приподнятых участков 11 клавиш ограничивается долей приподнятого участка 11 клавиши, которая не будет деформироваться во время использования, преимущественно плоской областью на вершине, которая приводится в контакт пальцем 55 во время активизации приподнятого участка 11 клавиши. Задача состоит в том, чтобы передать силу элементу 12 тактильной обратной связи, при этом минимизируя жесткость наклонных сторон приподнятых участков 11 клавиш. Структура или структуры, которые передают силу между листом 70 и элементами 12 тактильной обратной связи (металлические кнопочные купола), не должны прикрепляться к листу 70. В состоянии покоя пускатели 36, расположенные ниже приподнятых участков 11 клавиш, отделены от их соответствующих тактильных элементов расстоянием "d", по меньшей мере, незначительно большим, чем длина хода тактильных элементов. В указанном иллюстрируемом варианте воплощения высоты и длины хода всех элементов 12 тактильной обратной связи являются одинаковыми. Тактильная обратная связь (особенно одна отдельная чувствительная обратная связь для одного воспринятого ввода) является чрезвычайно важным аспектом любой кнопочной панели и в противоположность присущей природе технологии, которая помещает множество тактильных элементов непосредственно под пальцем пользователя, как, например, IACK. Указанная структура обеспечивает одну хорошо заданную тактильную обратную связь в IACK кнопочной панели, когда нажимается либо промежуточный участок 22 клавиши, либо приподнятый участок 11 клавиши.

Как видно, пускатели 36 независимых клавиш лежат только под самыми верхними плоскими областями приподнятых участков 11 клавиш, к которым прикладывается большая часть силы активизации пальца. Это оставляет наклонные стороны повышенных приподнятых участков 11 клавиш свободными от изгиба во время активизации клавиш, как не сдавленные пускателями 36.

Когда палец 55 пользователя нажимает клавишу, чтобы ввести символ, напечатанный на промежуточном участке 22 клавиши (фиг.3), в листе 70 происходит некоторая деформация, но первичным результатом является нисходящий прогиб смежных приподнятых участков 11 клавиш, когда нужный промежуточный участок 22 клавиши прогибается вниз. Однако заметно, что элемент 12 тактильной обратной связи непосредственно под промежуточным участком 22 клавиши защелкивается на более низком расстоянии прогиба, чем таковое у смежных приподнятых участков 11 клавиш, как показано на фиг.3. Тем самым обеспечивается одна хорошо заданная тактильная обратная связь (такая как от металлического или полимерного купола) в ответ на активизацию промежуточного участка 22 клавиши.

Наоборот, когда палец 55 пользователя нажимает клавишу, чтобы активизировать приподнятый участок 11 клавиши (фиг.4), элемент 12 тактильной обратной связи непосредственно под данным приподнятым участком клавиши защелкивается перед тем, как защелкивается какой-либо из окружающих элементов тактильной обратной связи. Пока сила, требуемая для отклонения листа 70 вокруг активизированного приподнятого участка 11 клавиши, меньше объединенной силы защелкивания элементов 12 тактильной обратной связи, расположенных под смежными промежуточными участками 22 клавиш, выбранный приподнятый участок 11 клавиши будет продолжать продвижение защелкивания только его ассоциированного элемента 12 тактильной обратной связи участков.

Фиг.5 изображает клавишную панель 30b, вариацию варианта воплощения фиг.3, в которой пускатели 36 формируются из жесткого оптически прозрачного материала и/или сформированы в форме конуса для улучшенного пропускания света при минимизации сжатия материала. В процессе формования они могут быть сформированы в две стадии, когда сначала формируется полотно 97 из эластомерного материала, а вторая стадия формирует материал пускателей 36 более высокой твердости. Альтернативно, концентраторы 36 могут быть сформованы как вставки в более мягком эластомере. Верхние поверхности концентраторов 36 могут быть сформированы в качестве букв или других символов, идентифицирующих участки клавиш.

Фиг.6 изображает способ декодирования, который упрощает программное обеспечение, уменьшает число шагов обработки, необходимых для действия IACK кнопочной панели, и обеспечивает возможность тактильной обратной связи высокого качества в IACK кнопочной панели. В программном обеспечении, на шаге 100 создаются два класса участков клавиш. Они могут быть просто как списки двух типов участков клавиш (11 и 22) или как список одного типа участков клавиш, а остальные участки клавиш являются участками второго типа (по умолчанию). Приподнятые участки 11 клавиш присваиваются вторичному классу, и промежуточные участки 22 клавиш присваиваются доминирующему классу. Заметим, что относительные местоположения специфических приподнятых участков 11 клавиш и промежуточных участков 22 клавиш не являются частью алгоритма декодирования, скорее абсолютное местоположение и класс используются для задания нужного выходного сигнала. Наоборот, для некоторых ранних IACK кнопочных панелей совершенно необходимым для работы было знание относительного положения каждого участка клавиш. На шаге 102 система воспринимает нажатие пользователем вторичного участка клавиши, как, например, приподнятого участка 11 клавиши. Система может либо зарегистрировать указанный участок клавиши, либо ждать заданный период задержки. На шаге 104 пользователь нажимает (и система воспринимает) активизацию другого участка клавиши перед тем, как отпускается вторичный участок клавиши. Программное обеспечение не должно анализировать какие диагонали задействованы и выполняет корреляцию между выбранными диагоналями и промежуточным участком 22 клавиши между ними, поскольку любой участок доминирующего класса клавиши будет подавлять любой участок вторичного класса клавиши.

Коротко ссылаясь на фиг.9, в некоторых IACK кнопочных панелях уровня техники активизация клавиши 'А' потребовала бы активизации приподнятых участков 1 и 6 или 2 и 5 клавиш. Однако в данном алгоритме любая из численных клавиш от 1 до 12 в комбинации с 'А' даст выходной сигнал 'А', как даст клавиша 'А' сама по себе. Местоположения независимых клавиш являются несущественными. На шаге 106 система оставляет вторичную клавишу для первичной клавиши. Указанный алгоритм может быть непригоден с некоторыми структурами IACK кнопочной панели уровня техники, имеющими тактильную обратную связь высокого качества, которая работает на принципе противоположных смежных приподнятых участков 11 клавиш, показывающую намерение активизировать промежуточный участок 22 клавиши. В этих случаях работа промежуточного участка клавиши требует активизации, по меньшей мере, двух элементов 12 тактильной обратной связи из-за того, что приподнятые участки 11 клавиш были разнесены меньше, чем наполовину ширины пальца взрослого человека отдельно для уменьшения полного размера. Этот алгоритм (или таковой фиг.7), используемый в комбинации с выпуклой структурой комбинационных клавиш фиг.11, обеспечивает возможность индивидуальной тактильной обратной связи высокого качества в IACK кнопочных панелях.

Фиг.7 изображает другой способ декодирования, который упрощает программное обеспечение, уменьшает число шагов обработки, необходимых для действия IACK кнопочной панели, и обеспечивает возможность тактильной обратной связи высокого качества в IACK кнопочной панели. Указанный способ (подобно таковому на фиг.6) удобен для использования с компоновками печатных плат, показанных на фиг.8 и 9. На шаге 110 создаются два класса участков клавиш аналогично шагу 100 фиг.29. Однако на шаге 112 создаются дополнительные списки, в которых доминирующий участок клавиши ассоциируется со смежными вторичными участками клавиш. Со ссылкой на фиг.9, 'А' ассоциируется с 1, 2, 5 и 6; 'В' - с 2, 3, 6 и 7; 'С' - с 3, 4, 7 и 8; 'D' - с 5, 6, 9 и 10; 'Е' - с 6, 7, 10 и 11; и 'F' - с 7, 8, 11 и 12. Заметим, что такие результаты могут быть достигнуты путем создания одного набора списков, в котором предварительно заданный элемент относится к конкретному классу, как например: 'А, 1, 2, 5, 6'; 'В, 2, 3, 6, 7'; 'С, 3, 4, 7, 8'; 'D, 5, 6, 9, 10'; 'Е, 6, 7, 10, 11'; и 'F, 7, 8, 11, 12', в котором конкретный символ каждого списка (в этом случае первый символ) является доминирующим участком клавиши. Другие символы, идентифицирующие физически смежные участки клавиши, могут быть внесены в список в случайном порядке, поскольку местоположение относительно доминирующего участка клавиши (промежуточный участок 22) является несущественным. На шаге 115 множество участков клавиш нажимается пользователем и воспринимается системой. На шаге 117 система соотносит классификацию и установление приоритетов, выполненные на шагах 110 и 112. Если один или несколько вторичных участков клавиш воспринимаются во время исходного события удара ввода, и позже система воспринимает доминирующий участок клавиши перед дезактивизацией всех вторичных участков клавиш, то система будет оставлять вторичные участки клавиш в пользу доминирующего участка клавиши, шаг 106. Как и в случае способа фиг.6, выходной сигнал не основан исключительно на комбинациях противоположных - смежных участков клавиш, как в случае многих IACK кнопочных панелей уровня техники. Такой способ в комбинации с компоновкой РСВ платы фиг.8 также обеспечивает возможность успешной дифференциации между группами приподнятых участков клавиш, промежуточных участков клавиш и неопределенных участков клавиш в одном цикле посредством возбуждения смежных шин возбуждения одновременно. Конкретно, в некоторых IACK кнопочных панелях уровня техники было возможно возбуждать смежные шины одновременно и тем самым определять промежуточный участок клавиши на одном шаге, подход, который может дать неоднозначные результаты, если нажимаются два смежных горизонтальных или два смежных вертикальных участка клавиш. Указанная неоднозначность требует второго цикла для определения истинного состояния матрицы переключателей. Теперь эта проблема решается тем, что смежные шины возбуждения могут управляться одновременно, чтобы обеспечить однозначную информацию матрицы и точное определение обоих комбинаций независимого и действующего промежуточных участков клавиш в одном цикле. Этот способ также работает для кнопочных панелей, в которых клавиши адресуются независимо, как, например, кнопочные панели, в которых каждый переключатель действует как соответствующий диод.

Фиг.8 изображает конфигурацию аппаратных средств для осуществления способов фиг.6 и 7. Шины 26 возбуждения были добавлены для измерения выходного сигнала с промежуточных участков 22 клавиш. Переключатели 21, которые предназначены для ввода промежуточного участка 22 клавиши, возбуждаются через шины 24 возбуждения приподнятых участков 11 клавиш. Ввод обеспечивается для промежуточных участков 22 клавиш посредством моста 31, который отводит сигнал от шины 24 возбуждения приподнятых участков 11 клавиш. Шины 26 считывания ведут к процессору 151. Электрическое слово на шинах 24 возбуждения может считываться на шинах 26 считывания, чтобы идентифицировать любые переключатели промежуточных участков 22 клавиш или приподнятых участков 11 клавиш. Указанная информация используется предпочтительно со способами фиг.6 и 7.

Фиг.9 изображает другой дизайн РСВ платы, пригодный для воплощения способов фиг.6 и 7. В этом случае переключатели промежуточного участка 22 клавиши запитываются непосредственно шинами 24 возбуждения, помеченными как DR2, DR4 и DR6.

Далее, на фиг.10 сила, приложенная пальцем 55, концентрируется на его центральном участке 34, на пике кривизны и центрируется под костью. Сила передается через центральный участок 34, и внешние части пальца 55 располагаются вокруг приподнятого участка 11 клавиш. Локальное сдавливание 136 образуется между приподнятыми участками 11 клавиш с одной стороны и выпуклой поверхностью 38 участка промежуточного участка 22 клавиши. Сдавленный участок 136 обеспечивает тактильное различение между приподнятыми участками 11 клавиш и промежуточными участками 22 клавиш.

Фиг.11 изображает палец 55, нажимающий на промежуточный участок 22 клавиши. Промежуточный участок 22 клавиши имеет на вершине выпуклую форму 38, представляя приподнятую поверхность для соприкосновения с центральным участком 34, но не приподнятую относительно приподнятых участков 11 клавиш, которые, по меньшей мере, эффективно приподняты над промежуточными участками 22 клавиш, которые толстый палец 55 будет продвигать дальше в кнопочную панель, чтобы активизировать промежуточный участок 22 клавиши, как на фиг.11, затем тот же палец мог бы активизировать смежный приподнятый участок 11 клавиши, как на фиг.10. Сдавленный участок 136, периферийный относительно центрального участка 34 промежуточного участка 22 клавиши, отводит силу от пальца, приводя к дальнейшей концентрации силы в центральном участке 34 и помогая избежать распределения силы по большей площади и в смежные приподнятые участки 11 клавиш. Это увеличивает передачу силы через выпуклую поверхность 38 и тем самым позволяет пальцу 55 активизировать промежуточный участок 22 клавиши (который содержит единственный и независимо действующий переключатель под ним, обеспечивая четко определенный тактильный отклик), уменьшая, таким образом, шанс активизации смежных приподнятых участков 11 клавиш. Оптимальное соотношение между диаметром приподнятых участков 11 клавиш и диаметром промежуточных участков 22 клавиш составляет приблизительно 1:2. Однако небрежная активизация одного или нескольких приподнятых участков 11 клавиш, например, из-за неточного расположения пальца или крупного пальца, может быть аккомодирована посредством электроники фиг.8 и 9 и алгоритма фиг.6 и 7. Тактильная обратная связь (предпочтительно, одна отдельная чувствительная обратная связь для одного воспринятого ввода) является важным аспектом любой кнопочной панели. Указанные структуры обеспечивают одну хорошо заданную тактильную обратную связь в IACK кнопочной панели, когда нажимается либо промежуточный участок 22 клавиши, либо приподнятый участок 11 клавиши.

Фиг.12 изображает нажатие пальца на промежуточный участок 22 клавиши с почти плоской формой 140. Снова один и независимо работающий переключатель под промежуточным участком 22 клавиши обеспечивает четко заданный тактильный отклик.

Фиг.13 изображает нажатие пальца на приподнятый участок 11 клавиши кнопочной панели, в которой поверхность кнопочной панели является в основном плоской, с приподнятыми участками 11 клавиш, идентифицированными тактильным элементом 142, как например кольцом или четкостью края, а промежуточный участок 22 клавиши является вогнутым.

Фиг.14 изображает кнопочную панель, отсоединенную от корпуса 90 ассоциированного электронного прибора. Отдельные промежуточные участки 22 клавиш и приподнятые участки 11 клавиш приклеиваются к эластомерному листу 41. Чтобы повысить надежность плотного механического контакта между пускателями 36 и элементами 12 тактильной обратной связи, эластомерный лист 41 изготавливают уменьшенным относительно ограничительных элементов 143, так чтобы эластомерный лист 41 был в натяжении в собранном виде, как показано на фиг.15. Другими словами, эластомерный лист растягивается (то есть приводится в натяженное состояние), чтобы попасть на ограничительные элементы. А именно, расстояние поперек корпуса между ограничительными элементами 143 больше, чем расстояние между соответствующими элементами 49 местоположения в листе 41. Клавиши в центре (например, как здесь, центр один) расположены так, как они будут после сборки, однако, в одном варианте воплощения, клавиши ближе к периферии приклеиваются к листу на более близком местоположении к их положению после изготовления, так, чтобы после сборки (и растягивания листа 41) клавиши были правильно расположены. Размер "х" показывает промежуток между смежными клавишами до сборки. Таким же образом, в одном из вариантов воплощения, положение либо пускателей 36, либо элементов 12 тактильной обратной связи и соответствующих переключателей 48 смещено (не коаксиально) относительно несобранного листа 41, так что пускатель 36, элемент 12 тактильной обратной связи и соответствующие переключатели 48 печатаются на РСВ плате 23 центрированными только после сборки (как показано на фиг.15).

На фиг.15, когда кнопочная панель собирается, зазор между смежными участками клавиш обозначен как "y". На краю обычной кнопочной панели (где на участки клавиш больше воздействие) разница между "х" и "y" составляет выше 20%, обычно порядка от 20 до 80%. После сборки участки клавиш и пускатели 36 центрируются с переключателями 48. Кнопочная панель конструируется уменьшенной соответствующей отверстию в корпусе 90. Альтернативно, структуры клавиш прикреплены к эластомерному листу, находящемуся в натянутом состоянии, чтобы управлять шириной зазора между клавишами. Эластомерный лист 41а кнопочной панели фиг.16 формуется, чтобы иметь складку 47 или другое упругое образование, которое действует как средство для поддержания натяжения в эластомерном листе в более широком диапазоне температур для заданного натяжения. Расстояние между ограничительными элементами 143 больше, чем расстояние между соответствующими элементами 49 местоположения в листе 41, так что в собранной кнопочной панели изгиб 47 является несколько отличным от его формованного состояния.

Фиг.17 изображает IACK клавишную панель 10, содержащую пластиковое (преобладающе жесткое) полотно толщиной приблизительно от 0,5 до 1,0 миллиметра, образующее непрерывную поверхность над областью кнопочной панели с отверстиями, через которые открываются промежуточные участки 22 клавиш. Заштрихованная область обозначает пределы полотна 40. Из-за того, что полотно 40 является пластиковым материалом, оно может быть сделано из такого же материала, как корпус самого изделия, более того, может быть сделано непрерывным с корпусом 90 изделия. Это может обеспечить значительное преимущество в гибкости конструкции, эстетике (в силу одинакового материала устраняется проблема согласования цвета непохожего материала, потенциально изготавливаемого на различном оборудовании), долговечности и стоимости. Не используется плиточное покрытие, тем самым устраняются края, которые могли бы зацепляться на волокнистом материале, например свитере. Приподнятые участки 11 клавиш задаются локальными возвышениями материала полотна 40 и активизируются прогибом твердого пластика. Промежуточные участки 22 клавиш являются дискретными пластиковыми (преимущественно жесткими), расположенными в отверстиях в полотне 40. Результатом является преимущественно жесткая кнопочная панель с достаточной гибкостью, чтобы позволить пользователю чувствовать тактильную обратную связь. На обратной стороне полотна могут быть обеспечены дополнительные впадины для увеличения его гибкости, предпочтительно, ориентированные вдоль общего направления, позволяя течь жидкому пластику во время процесса изготовления. Область перехода между корпусом и клавишной панелью может утончаться или может быть сформирована из материала с более низкой твердостью, такого как полиуретан, чтобы обеспечить возможность дополнительной податливости на краях клавишной панели. Относительно неподвижные части (в данном случае приподнятые участки 11 клавиш и полотно 40) могут для общности упоминаться как лицевая пластина кнопочной панели.

На фиг.18 промежуточные участки 22 клавиш имеют небольшой (выпуклый) выступ или небольшую горку, хотя заметно короче, чем высота приподнятых участков 11 клавиш. Приподнятые участки 11 клавиш выше промежуточных участков 22 клавиш приблизительно на 0,25-0,75 мм. Полная высота участков клавиш, измеренная от нижней поверхности пускателя 36 до самой высокой поверхности над ним, такова, что большая часть профиля силы (центральный участок 34), обеспеченной кривизной пальца пользователя (выше в центре и постепенно снижается к краю), совпадает с промежуточным участком 22 клавиши, включая состояние после активизации элемента 12 тактильной обратной связи. В другом варианте воплощения, приподнятые участки 11 клавиш и промежуточные участки 22 клавиш имеют почти одинаковую высоту. Дискретные участки клавиш прижимаются к кнопочной панели 10 эластомерным листом 41. Хотя полотно 40 жесткое, вся структура может быть смещена относительно печатной платы 23, и полотно 40 может быть смещено относительно промежуточных участков 22 клавиш. Указанный прогиб/смещение обеспечивает возможность работы IACK кнопочных панелей с жесткой пластиковой лицевой поверхностью.

Фиг.19 изображает пример, в котором промежуточные участки 22 клавиш интегрально формованы с полотном 40, а приподнятые участки 11 клавиш являются дискретными. Относительно неподвижные части (в данном случае промежуточные участки 22 клавиш и полотно 40) могут упоминаться в общем как лицевая пластина кнопочной панели 10. При нажатии промежуточных участков 22 клавиш лицевая пластина прогибается.

На фиг.20 протяженность овала промежуточного участка 22 клавиши вдоль его главной оси помечена как "W". В данном варианте воплощения чрезмерная ширина пограничной области полотна 40 (вне W) обеспечивает эффективное увеличение размера промежуточного участка 22 клавиши относительно варианта воплощения фиг.17 и 18, тем самым помогая проектировщику удерживать большую часть профиля силы от активизации возвышенных клавиш. Также заметим, что случайная активизация приподнятых участков 11 клавиш является приемлемой, как единственный недостаток в тактильной обратной связи. Излишний сигнал, поступающий в систему, не вызывает проблему. Хотя полотно 40 является жестким, вся структура может быть смещена относительно РСВ платы 23, и все полотно может быть смещено относительно приподнятых участков 11 клавиш. Такой прогиб/смещение обеспечивает возможность работы IACK кнопочных панелей с жесткой пластиковой лицевой пластиной. Дискретные клавиши прижимаются к кнопочной панели 10 эластомерным листом 41. Хотя полотно 40 жесткое, вся структура может быть смещена относительно РСВ платы 23, и полотно 40 может быть смещено относительно промежуточных участков 22 клавиш. Этот прогиб/смещение обеспечивает возможность работы IACK кнопочных панелей с жесткой пластиковой лицевой поверхностью. Также можно осуществить варианты воплощения фиг.18 и 20 в таком же изделии, обеспечивая независимую подвижность в приподнятых участках 11 клавиш и промежуточных участках 22 клавиш до тех пор, пока полотно 40 может испытывать прогиб низкой силы, по меньшей мере, пока длится удар активизации клавиш.

Далее на фиг.21 и 22 элемент 12 тактильной обратной связи (показанный как металлический кнопочный купол) имеет приподнятый центральный участок 212, образующий обращенную вниз полость 13, заданную на ее крае геометрической неоднородностью 214, например гребнем. Неоднородность 214 расположена, по меньшей мере, над двумя элементами 16 переключателей, которые обычно являются электрически изолированными друг от друга. Элемент 12 тактильной обратной связи имеет край 118, который покоится на электрически отдельном элементе переключателя, задатчике 224 сигнала. Пускатель 36 расположен так, чтобы прикладывать силу к приподнятому центральному участку 121 и тем самым прогибать его. Заметим, что силы, приложенные пускателем 36, передаются не в РСВ плату 23 вниз (ниже центра пускателя), но по материалу, расположенному не в центре, в данном случае по обратной стороне неоднородности 214, расположенной радиально от центра 17 пускателя. В результате большая часть силы, приложенной пускателем 36, прикладывается не в точку, но распределяется по линии, причем в данном случае линия искривлена, образуя круглую контактную зону 230. Контактная зона 230 составляет приблизительно 1/3 от номинального диаметра элемента 12 тактильной обратной связи, создавая "третьи" точки или контактные точки (в контактной зоне 230), приблизительно равноудаленные от краев 118 и друг от друга. Следовательно, когда одна сторона неоднородности 214 прикасается к первому элементу 16 переключателя, момент силы будет находиться на этой контактной точке, приводя другую сторону неоднородности 214 в контакт со вторым элементом 16 переключателя. Целью является надежно соединить две или несколько отдельных электрических шин в общий задатчик 224 сигнала. Неоднородность 214 может иметь форму нисходящей кольцевидной лунки, так что приподнятый центральный участок 212 возвышается относительно нижнего края неоднородности 214, а остальная часть кнопочного купола 12 - необязательно.

Как показано на фиг.22, вдоль контактной зоны 230 элемент тактильной обратной связи контактирует с тремя элементами 16 переключателей. Задатчик 224 сигнала действует как четвертый элемент. Пути 32 присоединяют элементы 16 переключателей к дорожкам на нижних слоях печатной платы. Каждый элемент 16 переключателя расширяется на угол , в данном случае 20 градусов, составляя в сумме приблизительно 1/6 окружности контактной зоны 230, состоящей из элементов 16 переключателей. Уменьшение значения способствует осуществлению теории принципа действия, поясняемого на фиг.21, создавая контакт с одним или двумя элементами 16 переключателей неустойчивой конфигурации. Следовательно, сила, приложенная к центральной оси 17, будет давать увеличенный момент силы, содействуя установлению контакта между металлическим куполом 10 и каждым элементом 16 переключателя, даже если два контакта уже установлены. Такие факторы как неустойчивость, обусловленная приведением в контакт элемента 12 тактильной обратной связи, момент силы, обеспеченный приведением в контакт вблизи точки защелкивания, и узость дорожек, увеличивающие локальное давление, находятся среди предполагаемых потенциальных преимуществ данного подхода. Заметим, что показано три элемента 16 переключателей, хотя в указанной конструкции два элемента 16 переключателей также могут быть выгодны (в меньшей степени - четыре). Неоднородность 214 может быть сформирована в виде кольца разнесенных сегментов гребня, как показано на фиг.23, у которого длины и зазоры гребня выбираются, чтобы содействовать надежному контакту с каждым элементом 16 переключателей.

Некоторые дополнительные признаки конструкций кнопочных панелей могут быть найдены в следующих, находящихся на рассмотрении описаниях патентов США: серийный номер 60/382906, зарегистрированный 23 мая 2002, серийный номер 60/419843, зарегистрированный 21 октября 2002, серийный номер 60/431796, зарегистрированный 9 декабря 2002, и серийный номер 60/444227, зарегистрированный 3 февраля 2003, каждое из которых включено здесь в качестве ссылки.

Было описано несколько вариантов воплощения изобретения. Однако должно быть понятно, что можно сделать различные модификации, не отходя от сущности и не выходя за рамки настоящего изобретения. Соответственно, другие варианты воплощения изобретения находятся в рамках, определяемых следующей формулой изобретения.