[发明专利]包括电容传感器的按键

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种电子器件，更具体地涉及一种键盘按键，其 具有用于感测手指在键帽表面上的位置的集成电容传感器。

背景技术

可按压触摸表面(可以被按压的触摸表面)广泛应用于各种输入 设备，包括作为小型键盘或键盘的按键或按钮的表面以及作为触摸板 或触摸屏的表面。期望提高这些输入系统的可用性。

图2显示了与以金属弹簧圆顶或橡胶圆顶启用的许多按键中所发 现的“弹锁(snapover)”触觉响应相关联的示例性触觉响应曲线的曲 线图200。具体来说，曲线图200描述了由按键的触摸表面对用户施 加的力和按键位移(相对于未按下位置的移动)的量。对用户施加的 力可以是沿特定方向(诸如正或负按压方向)的合力或合力的一部分。 同样，按键位移量可以是沿特定方向(诸如正或负按压方向)的按键 行程的总量或一部分。

力曲线210显示了四个按键按压状态212、214、216、218，其用 四个橡胶圆顶在不同的按键位移量的刻画来描绘。当对按键未施加按 压力并且按键处于未按压的位置(即，“准备”位置)时，按键处于“未 按压”状态212。响应于按压输入，按键初始对某些按键位移和对用户 施加的增加的反作用力做出响应。该反作用力随着按键位移量的增加 而增大，直至达到“峰值”状态214的局部最大“峰值力”F₁为止。在峰 值状态214，金属弹簧圆顶即将弹起或橡胶圆顶即将缩回。当键帽、 弹簧圆顶或橡胶圆顶、或随着键帽一起移动的其他按键组件以局部最 小“接触力”F₂与按键的基部(或附接于基部的组件)形成初始物理 接触时，按键处在“接触”状态216。当按键经过“接触”状态并且诸如 通过压缩橡胶圆顶启用的按键中的橡胶圆顶而发生机械触底反弹时， 按键处在“底部”状态218。

弹锁响应由反作用力曲线的形状定义，反作用力曲线受诸如波峰 和波谷的变化率和相关的幅值等变量的影响。峰值力F₁和接触力F₂之差可以称之为“弹簧”。“弹簧比率”可以被确定为(F₁-F₂)/F₁(或者如果需要百分比型的测量值，则可被确定为100×(F₁-F₂)/F₁)。

目前已知的键盘按键典型地包括附件特征，诸如挂钩，其形成在 按键的底面用于附接到平面平移机构，诸如坡道、四杆机构、剪式机 构。当电容传感器基板附接于键帽的底面时，传感器基板典型地包括 附件特征延伸穿过的空隙，造成传感器的电容响应存在局部的不均匀 性。

因此需要克服这些不足的方法和装置。

发明内容

提供了一种电容式触摸传感器，其允许在单个按键上，例如在诸 如空格键(spacebar)、回车(Enter)键、换挡(Shift)键等扩展的 (宽的)按键上实现多个输入功能。这可以通过确定在击键过程中手 指(或其他输入方式)在按键表面上的位置来实现。相应的图标可以 用来区分扩展按键表面上的一个或多个位置(区域)。这消除了将诸 如空格键等扩展按键在物理上拆分为多个按键以便提供多种输入功 能的需要。

按键组件包括夹在键帽的底面与薄膜金属基板之间的连续(基本 上不间断的)电容触摸传感器基板。通过从键帽的底面消除刚性元件 和附件特征，传感器基板可以紧贴键帽下面。以前与键帽下面相关联 的附件特征和刚性元件被集成到薄膜金属上。此外，该薄膜金属可以 接地或保持为恒定的电压电位，有效地将传感器基板与对其他电气部 件的不想要的电气干扰隔离。

附图说明

下面将结合附图描述本发明的示例性实施例，除非另有说明，否 则附图未按比例绘制，在图中相同的附图标记表示相同的元件，并且：

图1示出了并入根据文中所述技术构造的基于按键的触摸表面的 一个或多个实施方式的示例性键盘；

图2是作为以金属弹簧圆顶或橡胶圆顶启用的许多按键的特性的 示例性触觉响应的曲线图；

图3A-3B是根据文中所述技术构造的第一示例性触摸表面组件 的简化侧视图；

图4示出了根据文中所述技术的示例性键盘的分解图；

图5是根据文中所述技术的包括可动键帽和两个电容传感器的示 例性扩展按键组件的示意性布局图；