CN1307671C - 防液体的开关阵列 - Google Patents

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Abstract

描述了诸如键盘的开关阵列。该开关阵列可以包括一组内盖簧元件。每个内盖簧元件可以确定一腔，多个通道可以将内盖簧元件的腔互连，从而每个内盖簧元件的每个腔和至少一个其它的内盖簧元件流体连通。所述一组内盖簧元件可以向单个内盖簧元件的底部提供密封以避免粘键现象。开关阵列还可以包括对准元件。例如，对准元件可以包括彼此啮合钩状元件以便确定开关阵列中开关的行进距离。

Description

防液体的开关阵列
技术领域
本发明涉及用于计算机输入装置的开关阵列，以及，尤其涉及键盘和键区。
背景技术
使用电子开关来向计算机装置提供输入。电子开关响应物理作用力产生信号。例如，用户可以通过按压按键来启动电子开关。按压按键产生施加到电子膜片上的力，它依次使电子膜片产生电子信号。计算机键盘是开关阵列的一个普通实例。
诸如键盘的许多开关阵列包括内盖簧元件，它向各个按键提供偏置力。内盖簧元件通过对按键启动提供一定量的阻力来向用户提供触觉反馈。此外，内盖簧元件可以提供启动的“急速”感觉，其中在按压按键通过一极限距离后，对按键启动的阻力量急剧下降。
特别是，如果液体在内盖簧元件下或之间聚集，则内盖簧元件会被弄脏。当这种情况发生时，弹簧的阻力会改变，且“急速”感会消失。此外，各个弹簧元件会在某一启动位置卡住。这些现象常称为“粘键”现象。
发明内容
通常，本发明针对使用于诸如计算机键盘或键区的开关阵列中的各种装置。在一个实施例中，本发明提供用于开关阵列中的一组内盖簧元件。每个内盖簧元件确定一个腔。多个通道可以互连内盖簧元件的腔，从而每个内盖簧元件的每个腔和至少一个其它的内盖簧元件的腔流体连通。这是有利的，因为它允许键到键的排气。此外，各种内盖簧元件之间的区域可以没有孔，因此向各内盖簧元件的内层提供了密封屏障。这是有利的，因为一组内盖簧可以将各内盖簧元件和外界环境隔绝以避免粘键现象。
在另一个实施例中，本发明提供用于开关阵列中的一组对准元件。这组对准元件包括确定用于对准弹簧元件的孔的下层，以及和下层啮合的上层。在由于下层内孔的弹簧元件的突出部分，上层从下层偏离。上下层可以是包括彼此啮合的钩状元件的薄膜。在这种情况中，上下层可以确定预定量的键行进。此外，预定量的键行进可以小于使用剪式铰链的常规键盘的键行进量。此外，这组对准元件可以向键摇摆提供阻力。
可以使用本发明的一个或多个方面来实现更薄的键盘和或具有更少元件的键盘。例如，在一个实施例中，这组对准元件的上层确定键而无需使用另外的键帽。此外，本发明可以提供更方便的键盘制造和装配，因此，可以降低和键盘制造相关的生产成本。同样，本发明可以使开关阵列柔软、可卷、可洗、能潜水或其它更有用的各种应用。
根据本发明的第一方面，提供一种装置，包括：用于开关阵列的一组内盖簧元件，其中每个内盖簧元件确定一腔；以及多个通道，它们将内盖簧元件的腔互连，从而每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通，其中，所述一组内盖簧元件由层状部件形成，且通道包含于层状部件的下主表面和层状部件的上主表面内。
根据本发明的第二方面，提供一种键盘，包括：一组传感器元件，它相应作用力产生信号；以及一组内盖簧元件，它对应于传感器元件，其中每个内盖簧元件确定一腔，且其中，通过一组通道，每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通，其中，所述一组内盖簧元件形成于层状部件中，且所述一组通道包含于层状部件的下主表面和层状部件的上主表面内。
根据本发明的第三方面，提供一种键盘，包括：一组传感器元件，它相应作用力产生信号；一组内盖簧元件，它对应于传感器元件，其中每个内盖簧元件确定一腔，且其中，通过一组通道，每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通；以及和内盖簧元件相邻的一组对准元件，其中，所述一组对准元件包括和下侧啮合的上层，且其中，上和下层是包括提供上和下层之间的联锁结构的钩状元件的钩薄膜。
根据本发明的第四方面，提供一种系统，包括：处理器，它耦合到输入装置，所述输入装置包括响应作用力产生信号的一组传感器元件和对应所述传感器元件的一组内盖簧元件，每个内盖簧元件确定一腔，其中，多个通道将内盖簧元件互连，从而每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通，且其中，所述一组内盖簧元件由层状部件形成，且通道包含于层状部件的下主表面和层状部件的上主表面内。
根据本发明的第五方面，提供一种系统，包括：处理器，它耦合到输入装置，所述输入装置包括响应作用力产生信号的一组传感器元件和对应所述传感器元件的一组内盖簧元件，每个内盖簧元件确定一腔，其中，多个通道将内盖簧元件互连，从而每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通；以及和所述一组内盖簧元件相邻的一组对准元件，其中，所述一组对准元件包括和下侧啮合的上层，且其中，上和下层是包括提供上和下层之间的联锁结构的钩状元件的钩薄膜。
根据本发明的第六方面，提供一种开关阵列，包括：一组传感器元件，它相应作用力产生信号；一组内盖簧元件，它对应于传感器元件，其中每个内盖簧元件确定一腔；用于将内盖簧元件的腔互连从而每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通；以及和内盖簧元件相邻的一组对准元件，其中，所述一组对准元件包括和下侧啮合的上层，其中，上和下层是包括提供上和下层之间的联锁结构的钩状元件的钩薄膜。
将结合以下的描述和附图阐述各种实施例。从描述和附图，并从权利要求中本发明的其它特点、目的和优点将变得明显。
附图说明
图1是用于开关阵列中的一组内盖簧元件的顶视图。
图2是一组内盖簧元件的透视侧视图。
图3和4是分别示出根据本发明的双开关的开关阵列的分解框图。
图5A和5B是和下钩薄膜机械啮合的上钩薄膜形式的一组对准元件的剖视图。
图6是机械地啮合上下钩薄膜的剖视图，其中内盖簧元件偏置上钩薄膜。
图7是机械地啮合上下钩薄膜的另一个剖视图，其中内盖簧元件偏置上钩薄膜。
图8是啮合下钩薄膜和多个上钩薄膜形式的一组对准元件的侧视图。
图9是松开(unengage)一组下钩薄膜和多个上钩薄膜形式的一组对准元件的透视图。
图10是啮合下钩薄膜和具有刚性元件和弹性区域的单个上钩薄膜形式的一组对准元件的侧视图。
图11是松开下钩薄膜和具有刚性元件和弹性区域的单个上钩薄膜形式的一组对准元件的透视图。
图12是更加本发明实施例的双开关的开关阵列的另一个分解框图。
图13示出可以使用本发明的键盘。
图14示出可以使用本发明的手持计算机。
图15示出可以使用本发明的膝上电脑。
图16示出可以使用本发明的移动电话。
具体实施方式
通常，本发明提供用于诸如键盘的开关阵列中的元件。例如，在一个实施例中，本发明针对用于开关阵列中的一组内盖簧元件。各个内盖簧元件之间的区域可以没有孔，且将密封各内盖簧元件以便和外界环境隔绝。每个内盖簧元件确定一腔。多个通道可以将内盖簧元件的腔互连，从而每个内盖簧元件的每个腔和至少一个其它的内盖簧元件的腔流体连通。例如，在启动一个内盖簧元件时，可以使空气或其它流体通过至少一个通道。在这种情况中，流体可以在内盖簧元件之间排气。换句话说，当通过按下键而启动一个内盖簧元件时，它将空气或其它流体排出入一个或多个相邻的内盖簧元件中以将该流体重新分配到空闲的内盖簧元件。
在另一个实施例中，本发明针对用于具有弹簧元件的开关阵列中的装置。该装置可以是一组对准元件。该装置可以包括确定用于将弹簧元件对准的孔的下层，以及和下层啮合且由于通过下层内的孔的弹簧元件的突出而和下层偏离的上层。弹簧元件可以是上述的一组内盖簧元件。装置可以起类似用于键盘的常规剪式绞链的作用。下层可以是由用于对准弹簧元件的孔形成的下钩薄膜。弹簧元件可以通过由下钩薄膜确定的一组孔向上突出。上层可以包括和下层机械啮合的多个上钩薄膜。每个上钩薄膜通过一个弹簧元件向上偏置且离开下钩薄膜。可供选择地，上层可以包括大体刚性的元件和在刚性元件之间的弹性区域。每个刚性元件可以由开关阵列中的一个弹簧元件偏置。
图1是用于开关阵列中的一组内盖簧元件10的顶视图。这组内盖簧元件10包括内盖簧元件12A-12L，以下称为形成于层状部件11上的内盖簧元件12。通道14A-14W，以下称为通道14，将内盖簧元件12的腔互连。例如，在启动内盖簧元件12A时，可以使空气或其它流体通过通道14A、14D和14E，进入其它内盖簧元件中。通道14可以是层状部件11的下主表面上的凹槽，或可供选择地，通道14可以包含于层状部件11的下主表面和上主表面。
一组内盖簧元件10可以在各个内盖簧元件12之间的区域内没有孔。换句话说，层状部件11可以是各个内盖簧元件之间的区域中连续的板。这可以确保液体，例如洒到这组内盖簧元件10上的液体，不能在内盖簧元件12下或在其内聚集。在这种情况中，层状部件11向各内盖簧元件12的后部提供了屏障以确保避免粘键现象。
图2是包括内盖簧元件12A和内盖簧元件12B的一组内盖簧元件10的侧视图。内盖簧元件通常具有半球内盖的特征。通常是圆柱状的突出位于半球内盖的顶部。半球内盖可以在内盖簧元件12A、12B中分别确定腔13A、13B。内盖簧元件还可以在内盖的底部具有圆柱状区域。通道14可以将内盖簧元件12A的腔13A和内盖簧元件12B的腔13B连接。
此外，通道14可以是层状部件11的下主表面上的凹槽，或可供选择地，通道14可以包含于层状部件11的下主表面和上主表面内。例如，如果通道14是层状部件11的下主表面上的凹槽，则当一组内盖簧元件10被置于基本平坦的表面时，凹槽可以形成通路的上部。在这种情况中，基本平坦的表面可以形成通路的下部。可以如下所述制造一组内盖簧元件。
可以，例如通过使用双侧工具压模来形成一组内盖簧元件10。具有40硬度计的Synprene热塑性弹性体(由PolyOne of Cleveland，Ohio提供的)，可以被加热到150摄氏度并以约1,100,000帕斯卡的压强(约160磅每平方英寸)被注入模具持续两分钟。随后，该压强可以增加到约2,300,000帕斯卡(约350磅每平方英寸)持续另外的5分钟。其结果是模制的内盖簧元件10的板状阵列。可以调整该阵列的尺寸以用于键盘，或调整得更大和切成更小的板以用于键盘、键区、部件开关或其它输入装置中。
图3是例如双键键盘的双开关的开关阵列的分解框图。如图所示，开关阵列可以包括底板31，它由金属、塑料或其它刚性材料制成以便提供机械稳定性。电子膜片32可以包括响应所施加的物理作用力而产生信号的多个传感器。一组内盖簧元件10可以位于电子膜片32的上部。例如，内盖簧元件12A和12B的各个腔可以由通道14连接。一组内盖簧元件10可以被置于电子膜片32上，从而这组内盖簧元件的下主表面上凹槽形式的通道14，和电子膜片32的上主表面一起形成通路。剪式绞链装配元件33A和33B可以位于一组内盖簧元件10的上部，且可以将剪式绞链34A和34B置于剪式绞链装配元件33内。剪式绞链装配元件33可以采用分立装配的托架(bracket)的形式，例如由金属制造的。键帽35A和35B可以置于剪式绞链34的上部。
例如，用户可以通过按压键帽35A来启动电子开关。剪式绞链34A引导用户施加的力沿垂直于一组内盖簧元件10的主表面的方向以使内盖簧元件12A按下。在内盖簧元件12A按下时，空气或其它流体可以流过通道14。在这种情况中，空气可以在内盖簧元件12A和12B的各个腔之间排气。此外，按下内盖簧元件12A可以使力被施加到电子膜片32上，这接着使电子膜片32产生电子信号。例如，按下的内盖簧元件可以使电子膜片32短路，以使电子膜片产生电子信号。该电子信号可以使计算机显示对应键帽35A的字母Q。电子膜片可以包括由内盖簧元件短路的单个电子层，夹层或传感器元件、电脑传感器元件、霍尔效应传感器元件、力敏元件等的膜片。可供选择地，可以产生机械信号、光信号等等。此外，在其它结构中，多个内盖簧元件可以和单个键关联。
常规键盘通常使用剪式绞链来使用户施加的力沿垂直于电子膜片的主表面的方向引导到电子膜片上。常规的键盘在底板上形成剪式绞链装配元件。例如，通常机械加工底板来使其包括用于剪式绞链的装配托架。该底板上的托架通过电子膜片上的孔突出。此外，底板上的托架可以通过一组内盖簧元件突出。因此，常规键盘要求内盖簧元件或者是分开的分立元件，或者形成在内盖簧元件之间的区域内具有孔的一组内盖簧元件。
但是，分立的内盖簧元件和在内盖簧元件之间具有孔的一组内盖簧元件不能向内盖簧元件的下侧提供密封的屏障。因此，在常规的键盘中，液体能够在内盖簧元件下或其内聚集，从而导致粘键现象。
图3示出开关阵列的一种结构，它通过向内盖簧元件的下侧提供密封屏障克服了粘键现象。但是，图3的结构需要机械加工许多分开的绞链装配元件，随后在开关阵列装配器件单独放置。
图4示出一可供选择的结构，它不使用剪式绞链并因此避免了由剪式绞链装配元件产生的上述限制。图4是双开关的开关阵列，例如双键的键盘，的分解框图。代替剪式绞链，图4所示的开关阵列使用包括上下层的一组对准元件。上下层可以包括彼此啮合的钩状元件。例如，在一个实施中，上下层是钩薄膜，它们被塑造来形成从薄膜的主平面延伸出的钩状元件。如图4所示，多个上层部分51A、51B和单个下层52确定了这组对准元件。
如图4所示，开关阵列可以包括底板31来提供机械稳定性。底板31可以由金属、塑料或其它合适的刚性材料制成。电子膜片32可以位于底板31的上部。电子膜片32包括响应所施加的物理作用力产生信号的多个传感器。一组内盖簧元件10可以位于电子膜片32的上部。例如，内盖簧元件12A和12B的各个腔可以通过通道连接，图4的实施例不必仅限于此。一组对准元件可以包括下层52和上层部分51A和51B。下层52可以具有孔45A和45B，内盖簧元件12A和12B分别通过它们突出。上层部分51A和51B可以和下层52机械地啮合。此外，键帽35A和35B可以被附着到各自的上层部分51A和51B。可供选择地，上层部分51A和51B可以用作键，而不用额外的键帽35A和35B。
图5A和5B是上钩薄膜61形式的上层机械地和下钩薄膜62形式的下层啮合的剖视图。图6是机械地啮合上下钩薄膜61、62的剖视图，其中内盖簧元件10偏置上钩薄膜61。图5A中，上钩薄膜61在开位置啮合下钩薄膜62，而图5B中，上钩薄膜61在关位置啮合下钩薄膜62。开和关位置之间的距离可以确定开关阵列中给定开关，例如键盘中的键，的行进距离。上下钩薄膜61和62包括彼此啮合的多个钩状元件63A-63I。虽然本发明并不限于此，但作为实例，在和底部薄膜附着的点处的各个钩状元件之间的距离，例如元件63A和63B之间的距离，可以是约0.25厘米。在这种情况中，约9或10个钩状元件63可以位于2.5厘米宽的钩薄膜上。每个钩状元件63可以具有对应钩薄膜长度的长度。
图5A和5B所示的钩薄膜还包括弹簧状元件(未示出)，诸如弹性球或柱，以便提供使在开位置的上钩薄膜61和下钩薄膜62偏离的偏置力(如图5A所示)。钩薄膜可以通过将它们咬合或滑动来啮合在一起。在上下钩薄膜61、62之间所允许行进的预定距离可以和钩状元件63的尺寸成比例。例如，钩状元件63从各个钩薄膜61、62突出的高度可以比上下钩薄膜61、62之间所允许的行进量稍大。例如，钩元件高度(在和钩薄膜底部垂直的平面内测量的从钩薄膜到钩状元件的上部的距离)可以在0.01厘米到1厘米的范围内。钩状元件可以具有钩元件宽度(在和钩薄膜平行的平面内测量的钩状元件63的最外端之间的距离)在0.05厘米到1厘米的范围内。行进的距离可以在0.01厘米到1厘米的范围内。例如，对于各种应用，诸如薄键盘或薄键区，小于3毫米；小于2毫米；甚至小于1毫米的行进距离都是需要的。
图6是机械地啮合上下钩薄膜61和62的剖视图，其中内盖簧元件12偏置上钩薄膜61。如图6所示，当钩薄膜61、62啮合时，形成与薄膜61、62上的钩状元件63彼此重叠来提供联锁结构。内盖簧元件12偏置上钩薄膜61来将上和下钩薄膜61和62置于开位置。对上钩薄膜61施加的用户启动向下的力按下内盖簧元件12并使上和下钩薄膜位于关位置。可以制造各个上和下钩薄膜61和62来确定开和关位置之间的预定距离。在这种情况中，可以预定开关阵列中开关，例如键盘中的键，的行进距离。例如，约1到3毫米的行进是需要的。
上和下钩薄膜61和62可以引导用户启动力来确保内盖簧元件12响应用户启动力来被按下。此外，上和下钩薄膜61、62可以对各开关的摇摆提供阻力，并可以确保各开关保持在适当位置并和各内盖簧元件适当对准。在这种情况中，上和下钩薄膜61和62可以代替开关阵列中的常规剪式绞链。
上和下钩薄膜61和62提供相比常规剪式绞链的几点优点。例如，可以通过挤出或注入成型而以相对较低的成本制造钩薄膜。此外，通过使用上和下钩薄膜61、62代替分立的剪式绞链可以明显地简化开关阵列的装配。可以通过滑动或咬合将钩薄膜61、62简单地啮合，从而钩状元件63彼此重叠来提供联锁结构。此外，可以避免剪式绞链装配托架的机械加工，例如在底板上。此外，通过减少键的行进量并减少开关阵列中的层数，上和下钩薄膜61和62可以实现更薄的开关阵列。
图7是用机械地啮合上下钩薄膜61和62的另一个剖视图，其中内盖簧元件12偏置上钩薄膜61。但是，图7中，在内盖簧元件12偏置61的位置上将钩状元件63从上钩薄膜61除去了。在另一个实施例中，内盖簧元件12可以通过粘合等被附着到上钩薄膜61。
图8和9示出一个实施例，实现了包括下钩薄膜62的下层和包括上钩薄膜61A、61B形式的多个上层部分的上层形式的一组对准元件。图8是剖视图。如图所示，下钩薄膜62和多个上钩薄膜61A和61B啮合。因此，图8的实施例基本和图6的一致，但结合了一个上层，它分成分立的钩薄膜61A、61B形式的许多上层部分。下钩薄膜62由用于对准弹簧元件12A和12B的孔45A和45B形成。例如，孔45可以在0.1到2平方厘米的范围内。在一个特殊实施中，孔45是正方形的，且具有约0.635平方厘米的表面积。
在开关阵列中，上钩薄膜61A、61B可以用作由用户按下的键。在这种情况中，可以实现更薄的开关阵列，和/或具有更少元件的开关阵列。可供选择地，可以将另外的键帽(未示出)附着到各个钩薄膜61A、61B，从而被用户按下。此外，在另一个实施例中，多个内盖簧元件通过同一孔突出。在这种情况中，通过同一孔突出的多个内盖簧元件可以和开关阵列中的同一开关相关联。
图9是下钩薄膜62和多个上钩薄膜61A-61H形式的未啮合的一组对准元件的透视图。如图所示，下钩薄膜由用于对准弹簧元件(未示出)的孔45A-45H形成。当钩薄膜啮合时，每个上钩薄膜61A-61H可以覆盖一个孔45A-45H。例如，可以通过使上钩薄膜61A-61H滑动或咬合到下钩薄膜62上而简单地啮合上和下钩薄膜62和61A-61H。此外，在开关阵列中，上钩薄膜61A-61H可以用作由用户按下的键，或可供选择地，可以将另外的键帽(未示出)附着到各个上钩薄膜61A-61H上。
在图8和9所示的实施例中，当啮合薄膜时，需要防止上钩薄膜61A-61H相对下钩薄膜62的横向移动。实现它的一种方法是通过粘合或其它合适的附着方法将上钩薄膜61A-61H附着到内盖簧元件。例如，参考图8，上钩薄膜61A可以被附着到内盖簧元件12A而上钩薄膜61B可以被附着到内盖簧元件12B。
防止上钩薄膜61A-61H相对下钩薄膜62的横向移动的另一个方法是在下钩薄膜62内形成区域(未示出)。该区域可以确定放置上钩薄膜61的区域从而限制在啮合薄膜时上钩薄膜61相对下钩薄膜62的横向移动。例如，下钩薄膜62的钩状元件可以被熔焊或由模具挤压来确定用于放置每个上钩薄膜61的区域。
图10和11示出另一个实施例，实现了包含下钩薄膜62的下层和包括具有刚性元件71和弹性区域73的单个上钩薄膜61的上层形式的一组对准元件。图10是剖视图。如图所示，下钩薄膜62和上钩薄膜61啮合。下钩薄膜由用于对准弹簧元件12A和12B的孔45A和45B形成。上钩薄膜61包括刚性元件71A和71B和弹性区域73。例如，在开关阵列中，刚性元件71A和71B可以用作由用户按下的键。可供选择地，另外的键(未示出)可以被附着到各个刚性元件71A和71B。
图11是根据本发明的实施例的下钩薄膜62和上钩薄膜61形式的未啮合的一组对准元件的透视图。如图所示，下钩薄膜62由用于对准弹簧元件(未示出)的孔45A-45H形成。上钩薄膜61包括刚性元件71A-71H和在各个刚性元件71A-71H之间的一个或更多弹性区域73。当啮合钩薄膜时，每个刚性元件71A-71H可以覆盖孔45A-45H中的一个。例如，可以通过将上钩薄膜61和下钩薄膜62滑动或咬合在一起而简单地啮合钩薄膜。可以如下所述制造钩薄膜。
熔化的可处理的ethylene-propylene copolymer(Union CarbideCorporation，现Dow Chemical Corp.of Midland，Michigan)提供的7C55H或7C06可以被提供入具有约6.35厘米(2.5英寸)直径、24/1的长度/直径比和从约175-232摄氏度(华氏350-450度)稳定增加的温度曲线的单个螺旋挤压器(由Davis Standard Corporation of Pawcatuck Connecticut提供)。可以稳定地通过加热到232摄氏度(华氏450度)的颈管(necktube)以690,000帕斯卡(100磅每平方英寸)的压强将聚合物排出并进入20厘米宽(8英寸宽)的MasterFlexLD-40薄膜模具(由Production Component of Eau Claire，Wisconsin提供)中，保持在232摄氏度(华氏450度)的温度。该模具可以具有配置来形成具有形成图5A和5B所示的自配对轮廓的钩状元件的聚合物钩薄膜的模唇。
可以从模具和滴铸型(drop-cast)以约3米/分钟(10英尺/分钟)挤入保持在10-20摄氏度(华氏50-70度)的骤冷槽持续至少10秒的停留时间。骤冷介质可以是0.1-1.0％重量的表面活化剂，Ethoxy CO-40(从Ethox Chemicals，LLCof Greenville，South Carolina可得的聚乙二醇蓖麻油)的水，从而增加疏水性聚烯烃材料的浸湿。
随后，骤冷的薄膜可以风干并聚集在91-137米(100-150码的轧辊)的轧辊(roll)中。薄膜可以具有均匀的约0.0356+/-0.005厘米(0.014+/-0.002英寸)的底部薄膜厚度，约0.1524+/-0.005厘米(0.060+/-0.002英寸)的钩元件宽度(钩元件臂的最外端之间的距离，在和薄膜的底部平行的平面内测量的)。薄膜可以具有约700克/平方米的挤压的基本重量。所允许的垂直行进可以约0.094厘米(0.037英寸)。在个别的操作中，可以将挤压的薄膜退火来通过以保持约93摄氏度(华氏200度)通过平整的铸轧辊平整底板，并随后缠到15.24厘米的芯(6英寸的芯)上以使网卷曲最小。
图12是双开关的开关阵列的分解框图。如图所示，开关阵列可以包括底板31以提供机械稳定性。电子膜片32可以位于底板31的上部。电子膜片可以包括相应所施加的物理作用力产生信号的多个传感器。一组内盖簧元件10可以位于电子膜片32上。例如，内盖簧元件12A和12B的腔可以由通道14连接。这组内盖簧元件10可以被置于电子膜片32上从而这组内盖簧元件的下主表面上的凹槽形式的通道14和电子膜片32的上主表面一起形成通路。
下层52由用于将内盖簧元件12A和12B对准的孔45A-45B构成。上层51包括刚性元件71A和71B以及各个刚性元件71A和71B之间的弹性区域。在上下层51、52啮合时，每个刚性元件71A和71B可以覆盖孔45A和45B中的一个。例如，在一个实施例中，如上所述，上下层51、52是上下钩薄膜。键帽35A和35B可以被置于刚性元件71A和71B的上部，或可供选择地，刚性元件71A和71B可以用作键而无需键帽。
现在共同参考图5A-12，上述对准元件可以给设计开关阵列的工程师提供设计的自由。实际上，相比常规的开关阵列结构，所述的对准元件可以允许在相同的面积内实现更多数量的键。此外，如上所述，可以通过使用类似图5A-12所示的对准元件来降低开关阵列的厚度。此外，可以不需要另外的键帽。
图13-16示出可以使用本发明的4个实例性装置。图13示出键盘91，它可以包括本发明的一个或多个方面。图14示出手持计算机92，它可以包括作为部分键93A-93H的本发明的一个或多个方面。图15示出膝上电脑95，它可以包括作为部分膝上键盘97的本发明的一个或多个方面。图16示出移动电话100，它可以包括作为移动电话的部分键的本发明的一个或多个方面。
例如，图13-16中的各个装置可以包括一组内盖簧元件，它包括连接各个内盖簧元件的腔的通道。在这种情况中，各个装置中的开关阵列可以允许键到键的排气。此外，可以形成在内盖簧元件之间的区域内没有孔的一组内盖簧元件从而确保向内盖簧元件的下侧提供密封屏障。
此外，图13-16中的各个装置的开关阵列可以包括一组对准元件，它们包括和下层啮合的层以便将用户启动力沿和一组内盖簧元件的主表面垂直的方向引导，并允许在开关阵列中的开关的预定量的行进。此外，这组对准元件可以安全地将键保持在合适位置，并向键的摇摆提供对准和阻力。通过使用本发明的各个方面，图13-16中的各个装置可以实现更薄的键盘或键区，且键盘或键区比常规的键盘可以具有更少的元件。此外，可以通过避免使用分立的内盖簧元件和/或分立的剪式铰链来降低生产成本。还可以避免对剪式铰链装配元件的机械加工。
图16示出在移动电话设计中如何可以实现由本发明引入的设计自由。通过使用对准元件，移动电话100不需要塑造物来将键保持在合适位置。此外，可以同时在功能上和审美上改善键的形状和布置。例如，如图16所示，相邻的键可以无需塑造物等分开。
图13-16的各种装置可以包括和用户输入装置耦合的处理器。用户输入装置可以包括使用本发明的一个或多个方面的开关阵列。处理器采用通用微处理器的形式并可以和PC、Macintosh、计算机工作站、手持数据终端、膝上电脑、掌上电脑、数字纸、移动电话、仪表等集成或形成它们的一部分。用户输入装置可以包括键盘、键区和/或其它开关阵列。开关阵列可以包括根据本发明的一组内盖簧元件和/或根据本发明的一组对准元件。
描述了本发明的许多使用和实施例。例如，描述了用于开关阵列的一组内盖簧元件。在这组内盖簧元件中，每个内盖簧元件的腔可以通过至少一个通道连接到至少另一个内盖簧元件的腔。此外，描述了用于具有弹簧元件的开关阵列中的一组对准元件。使用本发明的各种发明的开关元件可以避免粘键现象且可以降低开关阵列的厚度。此外，可以简化开关阵列的装配，由此降低制造和生产成本。
然而，可以理解，可以不背离本发明的精神和范围而进行各种修改。例如，本发明可以用于其它的开关阵列，诸如飞机、船只或机动车辆的仪表板上的开关阵列，或仪表、防水装置、潜水装置或乐器中的开关阵列。此外，上下层可以通过联锁元件啮合而非钩状元件。此外，其它的使用和实施例在以下权利要求书的范围中。

Claims (30)

1.一种装置，其特征在于，包括：
用于开关阵列的一组内盖簧元件，其中每个内盖簧元件确定一腔；以及
多个通道，它们将内盖簧元件的腔互连，从而每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通，其中，所述一组内盖簧元件由层状部件形成，且通道包含于层状部件的下主表面和层状部件的上主表面内。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，开关阵列是键盘。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内盖簧元件之间的区域没有孔。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在启动一个内盖簧元件时，空气被迫通过至少一个通道从而重新分配不同内盖簧元件的腔之间的空气。
5.一种键盘，其特征在于，包括：
一组传感器元件，它相应作用力产生信号；以及
一组内盖簧元件，它对应于传感器元件，其中每个内盖簧元件确定一腔，且其中，通过一组通道，每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通，其中，所述一组内盖簧元件形成于层状部件中，且所述一组通道包含于层状部件的下主表面和层状部件的上主表面内。
6.如权利要求5所述的键盘，其特征在于，所述内盖簧元件之间的区域没有孔。
7.如权利要求5所述的键盘，其特征在于，还包括和传感器元件阵列相邻的底板。
8.如权利要求5所述的键盘，其特征在于，所述一组传感器元件包括电子膜片。
9.一种键盘，包括：
一组传感器元件，它相应作用力产生信号；
一组内盖簧元件，它对应于传感器元件，其中每个内盖簧元件确定一腔，且其中，通过一组通道，每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通；以及
和内盖簧元件相邻的一组对准元件，其中，所述一组对准元件包括和下侧啮合的上层，且其中，上和下层是包括提供上和下层之间的联锁结构的钩状元件的钩薄膜。
10.如权利要求9所述的键盘，其特征在于，钩薄膜包括上钩薄膜和下钩薄膜，下钩薄膜包括对应于内盖簧元件的孔，其中内盖簧元件向上钩薄膜施加偏置力。
11.如权利要求9所述的键盘，其特征在于，上层包括多个上钩薄膜，其中每个内盖簧元件向多个上钩薄膜中的一个施加偏置力。
12.如权利要求9所述的键盘，其特征在于，上层包括刚性的元件和所述刚性元件之间的弹性区域，其中每个内盖簧元件向刚性元件中的一个施加偏置力。
13.如权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述刚性元件包括键。
14.如权利要求9所述的键盘，其特征在于，还包括和所述一组对准元件相邻的一组键帽。
15.一种系统，其特征在于，包括：
处理器，它耦合到输入装置，所述输入装置包括响应作用力产生信号的一组传感器元件和对应所述传感器元件的一组内盖簧元件，每个内盖簧元件确定一腔，
其中，多个通道将内盖簧元件互连，从而每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通，且其中，所述一组内盖簧元件由层状部件形成，且通道包含于层状部件的下主表面和层状部件的上主表面内。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统是桌面计算机而所述输入装置是键盘。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统是膝上电脑而所述输入装置是膝上电脑上的键盘。
18.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统是手持计算机而所述输入装置是手持计算机上的键区。
19.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统是移动电话而所述输入装置是移动电话上的键区。
20.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统包括仪表板而输入装置是仪表板上的键区。
21.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统是仪表而所述输入装置是仪表上的键区。
22.如权利要求15所述的系统，其特征在于，内盖簧元件之间的区域没有孔。
23.一种系统，包括：
处理器，它耦合到输入装置，所述输入装置包括响应作用力产生信号的一组传感器元件和对应所述传感器元件的一组内盖簧元件，每个内盖簧元件确定一腔，
其中，多个通道将内盖簧元件互连，从而每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通；以及
和所述一组内盖簧元件相邻的一组对准元件，其中，所述一组对准元件包括和下侧啮合的上层，且其中，上和下层是包括提供上和下层之间的联锁结构的钩状元件的钩薄膜。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，钩薄膜包括上钩薄膜和下钩薄膜，所述下钩薄膜包括对应内盖簧元件的孔，其中内盖簧元件向上钩薄膜施加偏置力。
25.如权利要求23所述的系统，其特征在于，上层包括多个上钩薄膜，其中每个内盖簧元件向多个上钩薄膜中的一个施加偏置力。
26.如权利要求23所述的系统，其特征在于，上层包括刚性的元件和所述刚性元件之间的弹性区域，其中每个内盖簧元件向一个所述刚性元件施加偏置力。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述刚性元件包括键。
28.如权利要求26所述的系统，其特征在于，还包括相邻刚性元件的一组键帽。
29.一种开关阵列，其特征在于，包括：
一组传感器元件，它相应作用力产生信号；
一组内盖簧元件，它对应于传感器元件，其中每个内盖簧元件确定一腔；
用于将内盖簧元件的腔互连从而每个内盖簧元件的每个腔和另一个内盖簧元件的至少一个腔流体连通；以及
和内盖簧元件相邻的一组对准元件，其中，所述一组对准元件包括和下侧啮合的上层，其中，上和下层是包括提供上和下层之间的联锁结构的钩状元件的钩薄膜。
30.如权利要求29所述的开关阵列，其特征在于，钩薄膜包括上钩薄膜和下钩薄膜，下钩薄膜包括对应于内盖簧元件的孔，其中内盖簧元件向上钩薄膜施加偏置力。
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