阅读说明：本技术 具有包括柔性膜的至少一个透明键的***设备 (Peripheral device having at least one transparent key comprising a flexible membrane ) 是由 L·费弗尔 Y·普乔尼 于 2019-01-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种外围设备(1),具有至少一个透明键(2),该透明键能够在压力的作用下致动,并装在形成于壳体(10)的第一面(10a)上的开口(11)中,外围设备(1)具有用于监控和检测施加在键(2)上的压力的系统(13)和用于通过每个键(2)而经由分别的显示路径(5)显示符号(3)的至少一个屏幕(4),监控和检测系统(13)具有柔性膜(14),该柔性膜提供致动力和压力反馈作用,并且具有至少一个孔口(17),每个孔口限定用于键(2)的显示路径(5),并且每个孔口(17)由与键(2)配合的边界(17a)限定。(The invention relates to a peripheral device (1) having at least one transparent key (2) which can be actuated under pressure and is fitted in an opening (11) formed on a first face (10a) of a casing (10), the peripheral device (1) having a system (13) for monitoring and detecting the pressure exerted on the key (2) and at least one screen (4) for displaying a symbol (3) by each key (2) via a respective display path (5), the monitoring and detecting system (13) having a flexible membrane (14) which provides an actuation force and a pressure feedback action and has at least one aperture (17), each aperture defining a display path (5) for the key (2), and each aperture (17) being defined by a border (17a) cooperating with the key (2).)

具有包括柔性膜的至少一个透明键的***设备

技术领域

本发明涉及***设备(peripheral，外部设备)，该***设备包括至少一个透明键(key，按钮)，该透明键能够在压力的作用下致动并设有在键上施加压力之后允许致动力和压力反馈作用(effect，效果)的系统。

背景技术

通常，具有透明键的***设备包括：设置在其正面的壳体，该壳体具有供键接合在其中的开口；以及至少一个屏幕，在所述屏幕上显示待通过透明键观察的符号或图像。这些***设备还包括允许检测施加在键上的压力的系统。这些***设备还包括允许在键被有效按压(致动力)时使用户感觉到的触觉系统、以及用于在键上施加压力之后的压力反馈作用的系统。

不同的控制系统，即触觉系统和用于压力反馈作用的系统是已知的。例如，申请WO2016/142881描述了一种用于诸如计算机键盘的计算机的设备，该设备包括设置在其正面的壳体，该壳体具有(多个)开口，开口中接合至少部分透明的键，可以通过这些开口查看在屏幕上显示的符号。该设备还包括：用于检测施加在键上的压力的系统和确保致动力的系统，系统呈圆顶(dome)的形状，当压力施加在键上时被压碎；以及压力反馈作用系统，呈剪刀、铰链或弹簧的形状。

与具有机械式压力反馈作用的系统相关联的第一个缺点是该系统随着时间推移而劣化。实际上，这些压力反馈作用系统随时间推移而失效(wear out，磨损)。

与机械式压力反馈作用系统相关联的第二个缺点是触觉效果，该触觉效果不够好，并且随着时间推移而劣化。

另外，在文献WO 2016/142881中，键机构在较大的表面上与后者配合，并且通过透明键可见。因此，存在通过透明键导致屏幕显示不良的风险。

另一个问题涉及由施加在键上的压力引起的键的位移行程，该压力必须是稳定且平衡的。根据特定实施例，文献WO 2016/142881描述了位于键的***上的凸耳(lugs)，其能够与位于壳体的内表面上的互补壳体配合，以便在不对键施加压力时允许键被定位。此外，键在其位移行程期间的稳定性也得不到保证。

在申请US 2013/0082932中描述了触觉和压力反馈系统的另一示例。本申请描述了一种动态显示键盘，其包括多个至少部分透明的键、垫(mat)、用于每个键的光学元件和至少一个屏幕。垫是柔性的，并且可以包括多个突出元件，诸如具有梯形轮廓的圆顶，所述多个突出元件能够通过产生(undergo，经受)变形来确保位于上方的键的致动力和压力反馈作用。垫还包括(多个)附接元件，这些附接元件可附接到所述多个键，并且允许在与电容性屏幕接触时检测施加在键上的压力。垫包括(多个)孔口(orifice)，以允许光线从位于下方的屏幕穿到位于上方的键的透明部分。

与该系统相关联的缺点是，键在随着压力的施加而产生的位移行程期间没有被充分地维持。实际上，这样的浮动安装会导致键的位置的不确定性。

在申请US 2012/0160653中示出另一示例，其描述了包含由透明或透射光的材料制成的键的键盘。键盘还包括位于键下方的层，并且在该层上印刷包括不透明部分和透光部分的图案。因此，由于光源的存在，该层的图案通过位于其下方的键可见。键还设置在位于开关上方的弹性部件上方。当在键上施加压力时，弹性部件变形，从而允许开关被致动。

与该系统相关联的缺点是，在键上施加压力时保持键的位置并对键进行引导。实际上，有必要将键保持在适当位置并在键的位移行程期间对键进行引导，以在施加压力时避免键相对于壳体的定位及良好平移的任何不确定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点。为此，本发明的第一个目的是提供一种***设备，其包括具有压力反馈作用的系统，该压力反馈作用确保良好的触觉特性并且不随时间推移而失效，并且特别地小于机械式压力反馈作用系统。优选地，压力反馈系统允许通过透明键良好地观察屏幕。

本发明的目的是提供一种包括键的***设备，该键的定位精确，同时在其位移期间被引导。

本发明的另一个目的是提出一种包括键的***设备，在由施加在键上的压力而引起的键的整个位移行程上确保对该键的引导。更具体地，键的位移行程是稳定的且平衡的。

为此目的，根据本发明的***设备使得其包括至少一个透明键，该透明键能够在压力的作用下致动并且接合在布置于壳体的第一面上的开口中，该***设备包括：用于控制和检测施加在键上的压力的系统；以及允许符号通过每个键分别经由一显示路径显示的至少一个屏幕，所述控制和检测系统包括柔性膜，所述柔性膜确保致动力和压力反馈作用并且包括至少一个孔口，每个孔口限定(delimit，界定)用于一个键的一个显示路径，并且每个孔口由与键配合的边界限定。

在本发明的上下文中，“致动力”是指施加在要检测的键上的压力所需的力。

在以下特征中的一个特征或另一个特征不是相互排斥的情况下，根据本发明的***设备优选地具有单独的或进行了组合的以下特征中的一个特征或另一个特征：

-***设备包括一系列的键；

-每个键的下部***区域支承(bear)在柔性膜的孔口的边界上；

-柔性膜包括裙部，该裙部从基板延伸并在其自由端处限定柔性膜的每个孔口的边界；

-柔性膜的每个孔口的边界与围绕每个键的外周布置的凹槽的底部配合；

-控制和检测系统包括用于检测施加在柔性膜的单独键上的压力的装置；

-检测装置具有用于柔性膜的支承表面；

-检测装置针对每个显示路径包括一个通道；

-检测装置包括开关结构，在开关结构上作用固定于键的至少一个突片(tab)，以在对所述键施加压力时提供致动信号；

-柔性膜包括用于使固定于键的每个突片通过的孔；

-控制和检测系统是包含(incorporate)开关结构的柔性膜；

-***设备针对每个键包括至少一个键引导结构；

-键与壳体的第一面配合，优选地与从壳体的第一面的内表面伸出(extendprotruding from，延伸突出)的两个引导部配合；

-引导结构由固定到键的突片和从壳体的第一面的内表面伸出的两个引导部构成，以在其之间限定用于所述突片的滑道，该滑道所处的高度允许在由施加在所述键上的压力引起的整个位移行程中在滑道中引导所述突片；

-***设备针对每个键包括四个引导结构；

-键引导结构沿两个相交轴线成对地对齐；

-屏幕是双稳态屏幕，优选是电泳屏幕；以及

-***设备是电子控制键盘。

本发明的另一个主题涉及包括根据本发明的***设备的物品(article)。例如，这样的物品可以是计算机、机床、医疗器械、高保真(hi-fi)设备、仪表板、个人数字助理、控制面板或遥控器。

附图说明

以下参照附图给出的描述将产生各种其他特征，附图通过非限制性示例示出本发明的主题的实施例。

图1是根据本发明的***设备的立体图。

图2是根据本发明的构成***设备的各种元件的堆叠的分解立体图。

图3是根据本发明的***设备的一部分的截面图。

图4是根据本发明的柔性膜的立体图，在该柔性膜上放置透明键。

图5是包括开口的壳体的内表面的立体图，其中，键安装在壳体的其中一个开口中。

图6A至图6C是示出相对于其引导元件安装透明键的立体图。

具体实施方式

根据本发明的***设备可以是电子控制键盘，诸如计算机***设备、高保真***设备、机床的***设备、仪表板的***设备、个人数字助理或控制面板。根据特定实施例，根据本发明的***设备是计算机***设备，诸如计算机键盘或鼠标。

从图中可以看出，本发明的目的涉及包括至少一个透明键2的***设备1，可通过该透明键而经由显示路径5观察到在屏幕4上显示的符号3。对于***设备包括多个透明键2的情况，***设备1针对每个键2包括一个显示路径。有利地，***设备1不包括不透明键。

“显示路径”是指允许通过包括透明键2的***设备的各种组成元件观看在屏幕4上显示的符号或图像的路径。

在本发明的上下文中，键可以是具有任何形状的截面(section)的块，例如圆形或梯形的截面，特别是截面为平行四边形、矩形或正方形的块。每个键2包括通过***区域7连接在一起的上表面6a和下表面6b，上表面上可施加压力，下表面基本上与上表面6a相对地延伸。根据本发明的一个实施例，每个键2包括从上表面6a延伸并由下部***区域7b延长的横向(lateral，侧向)***区域7a，下部***区域的截面分别基本上平行于上表面6a和下表面6b，如图3所示。根据特定实施例，每个键2包括围绕***区域7的整个***布置并限定下部***区域7b的凹槽8。

根据本发明的有利特性，每个键2包括至少一个突片9，在所示的示例中，突片与键一体形成为单个件。当然，可以通过任何合适的方式将突片9组装到键2上来添加突片。每个突片9从键2并从其***区域7伸出。换言之，每个突片9被布置成相对于键2的上表面6a突出。当键为梯形截面的块的形状时，突片9可以以一定角度或在键2的上表面6a的一侧上从***区域7伸出。

根据优选实施例，屏幕4允许符号3的动态显示。换言之，可以根据用户或应用程序给出的命令来修改针对每个键2显示的符号3。屏幕4可以是LCD(液晶显示器)、TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)、LED(发光二极管)、OLED(有机发光二极管)、AMOLED(有源矩阵OLED)、IPS屏幕(平面内转换)、VA(垂直对准)、TN(扭曲向列)、阴极屏幕、等离子屏幕或电泳屏幕。屏幕4优选是双稳态屏幕，特别是电泳屏幕。

***设备1包括壳体10，壳体由设有用于每个键2的开口11的第一面10a和相对的第二面10b构成。因此，如图1和图3所示，每个键2在壳体10的第一面10a的任一侧凸起(rise，上升)，当没有压力施加在键2上时，键2经由开口11穿过(cross)。在本发明的上下文中，壳体10的第一面10a对应于设有用于每个键2的开口11的壳体10的上壁，并且壳体10的第二面10b对应于壳体10的下壁。

根据图2所示的实施例，***设备1还包括电子电路12，其确保***设备1的功能，特别是致动信号的传输。

***设备1还包括用于控制和检测施加在键2上的压力的控制和检测系统13。控制和检测系统13不仅将触觉特性赋予键，特别是在将压力施加于键2上之后的致动力和压力反馈作用，而且还允许检测施加在该键上的压力。

根据本发明，控制和检测系统13包括柔性膜14，该柔性膜确保在将压力施加于键2上之后的致动力和压力反馈作用。柔性膜14有助于在没有压力施加在键2上以及在由施加的压力引起的位移行程的期间，将键2保持在适当位置(保持到位)。

根据图2和图3所示的第一实施例，控制和检测系统13包括柔性膜14和用于检测施加在与柔性膜14分离的键2上的压力的检测装置15。如图3所示，检测装置15有利地具有用于柔性膜14的支承表面。

根据图中未示出的另一实施例，控制和检测系统13可以是如在本发明的上下文中描述的柔性膜，并且还集成(integrate)一开关结构，当压力施加在键2上时，该开关结构允许提供致动信号。这种具有集成的开关结构的柔性膜，由于柔性性质和膜的几何形状而允许赋予期望的触觉特性，以及由于集成的开关结构而允许检测施加在键上的压力。

根据图2和图3所示的实施例，根据本发明的***设备包括电子电路12、屏幕4、检测装置15、柔性膜14、至少一个键2和壳体10。更具体地，***设备1可以包括壳体10，该壳体由第一面10a和第二面10b构成，第一面设有可供键2从其穿过的开口11，第二面能够支承在第一面的凸缘边缘10c上。构成***设备1的其他元件位于壳体10内，然后通过任何适当的方式将壳体锁定在封闭位置。

如图1至图3所示，键2通过壳体10的第一面10a的开口11而被接合，以从壳体10的第一面10a突出。根据该实施例，柔性膜14位于键2下方。柔性膜14位于检测装置15上方，该检测装置则具有用于柔性膜14的支承表面。检测装置15进而位于屏幕4上方，在该屏幕上为每个键2显示符号3。最后，电子电路12可以位于屏幕4下方，并且位于壳体10的第二面10b上方。换言之，键2可以被定位在壳体10的第一面10a(通过开口11)与柔性膜14之间，检测装置15位于柔性膜14与屏幕4之间，而该屏幕又与电子电路12接触。这种布置方式不是至关重要的，可以在本发明的框架内进行另一种堆叠。例如，屏幕4可以位于柔性膜14与检测装置15之间。

如图2和图3所示，当检测装置15位于屏幕4与透明键2之间时，所述检测装置对于每个显示路径5包括一个通道16。该通道16具有类似的尺寸，并且具有至少与容纳相邻的键2的开口11一样大的表面。检测装置15的通道16和壳体10的第一面10a的开口11位于重叠或重合的位置。因此，通过透明键2看不到检测装置15，并且通道16的边界16a限定显示路径5。

检测装置15可以包括触摸结构，或者优选地包括开关结构，在该开关结构上作用(act)至少一个固定到键2的突片9，以便当压力施加在键2上时提供致动信号，并且例如以便产生电信号。例如，开关结构可以由两个绝缘片构成，所述两个绝缘片在其内表面上覆盖有导电表面，并且由包括开口的绝缘片隔开。在绝缘片的开口的位置处向开关结构上施加压力，使两个导电表面接触。在本发明的上下文中可能合适的这种开关结构是本领域技术人员已知的，在此将不再详述。

每个突片9垂直于绝缘片中的开口定位，并且具有适于作用在检测装置15上的高度。在所示的示例中，每个突片9具有连接分支9a，该连接分支基本上平行于键2的上表面6a延伸，并且通过竖直延伸的致动分支9b以直角延长。当在键2上施加压力时，突片9通过其致动分支9b可与检测装置15接触，该检测装置随后提供致动信号。

根据所示实施例，致动分支9b的自由端包括螺柱，特别具有圆形截面的螺柱。这样的螺柱允许将应力集中在较小的表面上，并且尤其有利于检测施加在键2上的压力。

尽管未示出，但是致动分支的自由端可以没有任何螺柱。

柔性膜14包括与每个键2相关的至少一个孔口17，孔口17具有与供键2***其中的开口11基本上相似的尺寸，并且具有基本小于开口11的表面。优选地，孔口17和开口11叠合，孔口17在开口11下方。孔口17和开口11是同心的，键2定位在孔口17与开口11之间。每个孔口17包括边界17a，该边界限定对于每个键2的显示路径5。因此，在图2和图3所示的实施例中，用于透明键2的显示路径5由键2的上表面6a、壳体10的第一面10a的开口11、与键2配合的柔性膜14的孔口17的边界17a、以及位于下方的检测装置15的通道16的边界16a限定。换言之，每个键2的上表面6a与柔性膜14的孔口17叠合，并且与检测装置15的通道16叠合。

柔性膜14的每个孔口17由与键2配合的边界17a限定。更具体地，如图3所示，该边界17a可以与键2的***区域7配合，特别是与下部***区域7b配合。根据特定实施例，柔性膜14的孔口17的边界17a与布置在键2的***上的凹槽8的底部配合，这有助于在键的位移期间将键保持在适当的位置并对键进行引导。根据优选实施例，每个键2通过其下部***区域7b支承在柔性膜14的孔口17的边界17a上。因此，在本发明的上下文中，柔性膜14与键2之间的接触表面薄弱(weak)，这是由于所述接触发生在键2的整个***上，并且有助于在键的整个位移行程上将键保持到适当的位置并对键进行引导。

根据图2至图4所示的实施例，柔性膜14包括用于每个孔口17的从基板19凸起的裙部18。然后，每个裙部18在其自由端限定柔性膜14的孔口17的边界17a，由此限定显示路径5。换言之，柔性膜14可以为平面形状，并且设置有用于与其接触的每个键2的孔口17，由裙部18的端部形成的孔口17的边界17a能够与键2配合，并且特别地与其凹槽8配合。

裙部18优选为平截锥形状，同时沿叠合的键的方向凸起，在附图中所示的示例性实施例中，大的基部位于基板19处，小的基部形成孔口17的边界17a。根据该实施例，该裙部18允许确保期望的致动力和压力反馈作用，并且还允许键2相对于壳体10的开口11的良好定位。裙部18的几何形状本身不受限制，并且可以由本领域技术人员根据期望的技术特性来进行调整。

替代地，根据另一实施例，键2通过其***区域7结合到柔性膜14而连结(link)。

在施加于与之配合的键2上的压力作用下，柔性膜14在超过一定的作用力(致动力)的情况下变形。可以根据膜的特性，特别是其几何形状和硬度来调节致动力和压力反馈作用。这是本领域技术人员的常规操作，并且在此不再详述。

柔性膜14可以是不透明的、半透明的或甚至是透明的。根据特定实施例，膜是不透明的。根据另一特定实施例，膜为半透明的，且优选为透明的。

因此，由于键2与柔性膜14之间的接触表面很小，因此通过透明键2几乎看不到或看不到柔性膜14的存在。另外，如果柔性膜14是半透明的或透明的，则由于其半透明或透明的性质，柔性膜14也是几乎不可见或不可见的。

柔性膜14可以由任何聚合物材料制成，例如硅胶(silicone)、诸如EPDM(乙烯-丙烯-二烯单体(ethylene–propylene–diene monomer))橡胶的橡胶、或聚氨酯弹性体；或乳胶(latex)。根据优选实施例，柔性膜14由硅胶制成。

柔性膜14的硬度及其几何形状允许对致动力和压力反馈力进行调节。

根据图4所示的实施例，柔性膜14还包括用于键2的每个突片9、特别是用于致动分支9b的通道孔20。因此，该通道孔20允许固定到键2的突片9穿过柔性膜14，并且因此与检测装置15直接接触，该检测装置在对所述键施加压力时提供致动信号。通道孔20的存在允许检测施加在键2上的压力。

根据本发明的一个实施例，***设备1还包括用于引导键2的至少一个结构21。这种引导结构21允许在键2上施加压力期间具有稳定且平衡的位移行程。

在本发明上下文中，通过键与壳体10的第一面10a的配合，相对于壳体10平移地引导所述键2。因此，当在键上施加压力时，该引导结构允许键相对于壳体的垂直位移。在附图中所示的示例中，引导结构21由固定到键2的突片9和从壳体10的第一面10a的内表面凸起的两个引导部22构成。根据该实施例，突片9允许检测施加在键2上的压力，而且允许在键2的移动过程中引导所述键。

如图5和图6A至图6C所示，两个引导部22在其之间限定用于互补的突片9的滑道。因此，突片9、特别是致动分支9b在由两个引导部22限定的滑道中滑动。

引导部22的高度必须足够大，以便在其上施加压力之后于整个位移行程中引导突片9。实际上，较低的高度不允许在键的整个行程中对键2进行良好的引导。优选地，引导部22的截面的最大尺寸D和引导部22的长度L为L>2.5D。在引导部22的截面为圆形的情况下，最大尺寸D对应于截面直径。

在***设备的安装位置中，引导部22帮助将膜14保持在适当的位置。

引导部22可以具有不同的形状，但是有利地是凸耳、衬垫(pad)或柱形式的单独的元件。限定同一滑道的两个引导部22有利地具有基本上相同的形状和尺寸。从壳体10的第一面10a的内表面伸出的引导部22是***件，或优选地形成壳体10的整体部分(integralpart)。

优选地，除了操作间隙外，由两个引导部22限定的滑道的宽度具有与致动分支9b的宽度基本上相等的尺寸，这使得能够避免致动分支9b的支撑(bracing)。优选地，由引导部22限定的滑道被调节到致动分支9b，以便避免致动分支9b的支撑并使其在滑道中滑动。

有利地，引导部22由自润滑或几乎自润滑的塑料材料制成，或者由覆盖有清漆的塑料材料制成。本领域技术人员熟知可适用于本发明上下文中的此类塑料和清漆材料，在此不详细说明。根据该实施例，使致动分支9b在滑道中的滑动所产生的摩擦系数最小化。

在本发明的上下文中，术语“摩擦系数”是指由致动分支9b在相对于引导部22的运动中的摩擦所产生的力。

***设备1针对每个键2可以包括至少一个引导结构21，优选至少三个引导结构，特别是四个引导结构。当然，引导结构本身可以是任何已知的类型，并且与上面描述的不同。

对于***设备1包括多个引导结构21的情况，根据图5、图6A、图6B和图6C所示的实施例，相邻的两个引导结构21的引导部22不互连。替代地，根据未示出的另一实施例，相邻的两个引导结构21的引导部22互连。

根据图5、图6A、图6B和图6C所示的实施例，引导部22的两个面一起限定相邻的两个键的滑道。换言之，引导部22可以具有两个成90°的面，每个面与另一个相邻的引导部22一起限定用于单独的突片9的滑道。

根据图5、图6A、图6B和图6C所示的第一实施例，***设备针对每个键包括四个引导结构21。根据该实施例，四个引导结构21沿两个相交的轴线成对地对准。有利地，沿着同一轴线对准的键2的引导结构21设置在键2的任一侧上。

键2的截面为梯形(特别是截面为平行四边形、矩形或正方形)的情况下，四个引导结构21优选地沿壳体10的第一面10a的开口11的对角线成对地对准。在这种情况下，每个引导结构21位于键2的角部处。然后，突片9从键的角部伸出，并且引导部22设置在壳体10的第一面10a的开口11的每个对角线的任一侧上。

替代地，梯形截面(特别是平行四边形截面、矩形截面或正方形截面)的键2的四个引导结构21沿着键2的一侧设置。在这种情况下，引导结构21沿壳体10的第一面10a的开口11的垂直等分线(bisector)成对地对准。在这种情况下，突片9从键2的***区域7伸出，并且引导部22设置在键2的侧面的垂直等分线的任一侧上。

如图5、图6A、图6B和图6C所示，对于截面为正方形的键的特定情况，四个引导结构21有利地沿两个垂直轴线(例如侧面的垂直等分线或优选为对角线)成对地对准。

在截面为圆形的键的情况下，四个引导结构21有利地沿两个垂直轴线成对地对准。

根据第二实施例，***设备针对每个键包括三个引导结构21。根据该实施例，三个引导结构21沿着具有与键2同一中心的圆并沿着以120°相交的轴线均匀地分布。

根据图5、图6A、图6B和图6C所示的实施例，***设备针对每个截面为正方形的键2包括四个引导结构：突片9从每个键2的角部伸出，并且当压力施加在键2上时，突片9在由从壳体10的第一面10a的内表面(其包括用于键2的开口11)伸出的凸耳22限定的滑道中滑动。每个凸耳22包括成90°的两个面，以限定相邻的两个键的滑道。

根据本发明的引导结构21不仅允许当在键上施加压力时键2的稳定和平衡的位移行程，而且使显示路径5自由(无干涉)。

本发明不限于所描述和示出的示例，因为可以在不脱离其范围的情况下进行各种修改。