可清潔的觸摸及輕敲敏感表面的制作方法
【專利說明】
[0001] 分案申請說明
[0002] 本申請是申請日為2008年09月19日、申請?zhí)枮?00880116618. 7、發(fā)明名稱為"可 清潔的觸摸及輕敲敏感表面"的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0003] 優(yōu)先權
[0004] 本申請要求2007年9月19日遞交的序列號為No. 60/973,691的美國臨時申請的 優(yōu)先權，其通過引用被包含在本文中。
技術領域
[0005] 本發(fā)明涉及一種光滑的觸摸敏感表面（touch-sensitive surface)，其容易 清潔，并且允許用戶把他們的手或者手指放在所述表面上而不導致事件致動（event actuation)。更具體地，所述觸摸表面可以用作用于輸入文本和命令的計算機鍵盤。
【背景技術】
[0006] 作為用于從人類向機器輸入文本和數(shù)據(jù)的基本方法的現(xiàn)代鍵盤的起源回溯到19 世紀的早期打字機。隨著計算機的發(fā)展，把用作用于輸入文本和數(shù)據(jù)的基本方法的打字機 鍵盤加以改裝是一種自然演變。雖然打字機和隨后的計算機鍵盤上的鍵的實施方案從機械 的演變?yōu)殡姎獾?，并且最終演變?yōu)殡娮拥?，但是這些鍵本身的大小、位置和機械性質(zhì)仍保持 大體未改變。
[0007] 在跨很多行業(yè)的環(huán)境中，計算機及其伴隨的鍵盤已經(jīng)變得司空見慣，這些環(huán)境中 的很多具有起初在計算機和鍵盤的設計中未被考慮到的嚴酷狀況。例如，計算機現(xiàn)在被使 用在餐館的廚房中、制造設施的生產(chǎn)平臺上、以及石油鉆機上。這些環(huán)境是傳統(tǒng)鍵盤因極端 的污染狀況所致將不會無需清潔地保持運轉(zhuǎn)很長時間的環(huán)境。
[0008] 計算機也被用在要求極端清潔的環(huán)境中。醫(yī)院護理站、手術室、檢查室、牙科治療 室和診斷設施現(xiàn)在一般都利用了計算機。這些是感染控制極端重要的環(huán)境。在實現(xiàn)抗菌 環(huán)境時，由于清潔鍵盤時出現(xiàn)的困難，鍵盤變?yōu)樘貏e難解決的問題。這被由位于Hawaii， Honolulu的Tripler陸軍醫(yī)學中心進行的研宄所證明，其發(fā)現(xiàn)將近25%的在醫(yī)院中使用的 鍵盤藏有對所有醫(yī)源性疾病的95%負有責任的細菌類型。
[0009] 由于傳統(tǒng)鍵盤上的鍵的機械性質(zhì)，它們包含很多導致裂縫和空腔的活動部分，在 所述裂縫和空腔處，灰塵和污染物可能聚集。此外，鍵盤反復地接觸人手一一污垢、細菌、病 毒和其他感染原的最常見的輸送者之一。清潔傳統(tǒng)機械鍵盤帶來了困難的挑戰(zhàn)。在典型的 鍵盤上，存在超過500個要清潔的單獨表面（算上每一個鍵的頂部和側(cè)面）。這些表面中的 很多表面非常難以接近和有效地清潔，特別是在不按下鍵時，這意味著它們必須在鍵盤被 禁用或者計算機被關閉時被清潔。
[0010] 一些以往的發(fā)明已經(jīng)尋求通過在鍵盤上使用密封的橡膠鍵來解決清潔能力的問 題。這些鍵盤由柔軟、可曲折的橡膠（通常是硅橡膠）制成，所述橡膠被模塑并密封在電氣 鍵觸點上方，提供防潮屏障。這使得例如能夠把鍵盤放置在流動的水下來清潔它。鍵仍具 有機械行程和觸感，這一般被認為有利于快速和有效的打字。
[0011] 雖然這種方法使得能夠清潔鍵盤，但是仍存在很多與使用橡膠化的鍵盤相關的問 題。首先，橡膠是多孔的，這意味著污垢和其他污染物往往在微生物水平更容易聚集，并更 難擦拭干凈，經(jīng)常要求更多的摩擦和/或溶劑來把污染物從橡膠分離。其次，在典型結(jié)構(gòu) 中，橡膠鍵從橡膠基底凸出，所以在鍵之間仍存在難以到達和通過擦拭來清潔的小間隙。
[0012] 某些橡膠結(jié)構(gòu)通過在常規(guī)鍵盤的整個鍵盤區(qū)域上方伸展光滑的硅橡膠薄片，然后 利用橡膠封蓋（cover)上的圖形圖像標記鍵位置來避免鍵之間的間隙的問題。這種方法使 得能夠通過擦拭來清潔鍵盤，并且仍保持封蓋下的機械鍵的行程和點擊的觸感（盡管其多 少受所述橡膠封蓋的緩沖）。但是，橡膠的多孔性質(zhì)的問題仍存在。最后，橡膠薄膜柔軟并 且易受裂縫、撕裂和深劃痕影響。對于潛在的污染，這些可能導致進一步的問題區(qū)域。
[0013] 另一種可清潔結(jié)構(gòu)是薄膜鍵盤（或小鍵盤）。這些通常通過把傳感器薄膜夾在硬 的平整表面（例如塑料）和由乙烯樹脂或者Mylar?制成的頂部封蓋之間制成。這些單元 被頂部封蓋完全密封，允許它們被清潔。傳感器薄膜通常由兩個其上分別具有導電柵格的 薄片組成，當薄膜被緊壓在一起時，所述兩個薄片相互接觸。完成這個所要求的機械行程量 非常小，并且實質(zhì)上對于人類觸摸來說無法察覺，意味著當按下鍵時沒有觸覺反饋。某些薄 膜鍵盤是完全光滑和平整的，而其他的在頂部封蓋中具有小凸起來指示每一個鍵的輪廓。
[0014] 薄膜鍵盤的優(yōu)點是其平整，在鍵之間沒有間隙，使其容易擦拭和清潔。薄膜鍵盤的 主要缺點是其難以有效地在上面打字。經(jīng)常難以感覺到鍵，導致用戶必須看著鍵盤。缺少 觸覺反饋也使打字減慢。最后，致動薄膜鍵的力的量通常比正常鍵盤的高得多，導致用戶更 快地疲勞。
[0015] 解決清潔能力問題的另一種方法是利用在商業(yè)上可獲得的塑料薄膜覆蓋鍵盤，所 述塑料薄膜被模塑以便配合在每一個鍵上方。所述塑料薄膜是柔軟的，允許用戶感到每一 個鍵的移動，所以他們?nèi)阅軌驘o需觀看地打字。封蓋可以被去除、洗滌，然后被放回在鍵盤 上。在某些實例中，用戶利用能伸展的塑料包裝（商業(yè)上叫做Saran?包裝）覆蓋其鍵盤以 便使其更容易地可清潔。
[0016]因為模塑的封蓋具有針對每一個鍵的凹陷，所以當就位時其仍難以清潔；通常為 了清潔封蓋有必要將其移除。模塑的塑料薄膜也阻礙了鍵的移動和感覺，使得當其就位時 多少更難打字。
[0017] 為了克服鍵盤的清潔能力的問題，看起來直觀的是如果鍵盤表面自身可以是平整 或者接近平整的平坦表面，則擦拭鍵盤來清潔它將容易得多。但是，這意味著將需要找到對 鍵盤的物理機械或者薄膜鍵的替代。
[0018] 因此，需要以下述方式對用于鍵盤輸入的上述方法進行改進，該方式容易清潔、允 許用戶感覺到鍵、允許用戶把其手指放在鍵上、要求與在標準鍵盤上相同或者更少的力來 按鍵、對人的觸摸有響應，并允許用戶與在標準鍵盤上一樣快或者更快地打字。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明的方法的與眾不同之處在于觸摸電容和振動傳感器被相互結(jié)合地使用的 事實。這種方法使得能夠讓用戶把其手指放在鍵上，允許他們?nèi)缤诔Ｒ?guī)鍵盤上那樣打字。 在用戶把其手指放在鍵上時，觸摸電容傳感器（每個鍵一個）向處理器報告被觸摸的每個 鍵的信號強度水平，但是系統(tǒng)不發(fā)出擊鍵，直到檢測到對應的"輕敲（tap)"（即振動）為 止。當檢測到輕敲時，本發(fā)明參考在發(fā)生輕敲的時刻之前、期間或者緊跟其后的觸摸電容傳 感器的狀態(tài)。在輕敲的時刻附近，鍵的觸摸傳感器或者從開啟、然后關閉、然后再次開啟循 環(huán)（用戶把其手指放在其上的鍵）時，或者從關閉然后開啟循環(huán)（用戶未把其手指放在其 上的鍵）時，鍵被確定為被斷言。本發(fā)明也能夠檢測有意的鍵按壓和當用戶將其手指從一 個鍵滑到下一個鍵時（與實際的鍵輕敲相反）之間的差別。例如，當用戶能夠達到鍵并利 用食指在其上輕敲時，用戶的中指可能從一行滑動到下一行。因此，本發(fā)明能夠在無意的和 有意的鍵致動之間進行區(qū)分。
[0020] 可能存在用戶需要按壓其手指已經(jīng)放在上面的鍵的實例。他們可以以兩種方式之 一這么做：首先，他們可以抬起其手指，然后就像他們將要按任何其他鍵一樣將手指往回向 下輕敲在該手指先前所放在的同一鍵上?；蛘撸脩艨梢栽谠撴I上更用力地按下而不將其 手指完全抬起離開該鍵，在這種情況下，該鍵的觸摸傳感器發(fā)出比當手指較輕地放在該鍵 上時更強的信號。所述更強的信號被檢測，并且鍵按壓（keypress)被斷言（assert)。
[0021] 本發(fā)明的方法相對于現(xiàn)有的平整鍵盤系統(tǒng)，例如由Chien和Arnon公開的那些，具 有許多非常顯著的優(yōu)點。一個是鍵盤可以具有觸覺鍵表面，所以用戶能夠保持其手在鍵盤 上的位置（因而能夠不用看著他們的手打字）。在優(yōu)選實施例中，觸覺表面由每一個鍵上的 淺凹陷或者鍵"井"實現(xiàn)。鍵井被以仍容易擦拭干凈但卻深到足以用手指感覺到的方式逐 漸傾斜。在另一個優(yōu)選實施例中，在通常由食指觸摸的"定位（home)"鍵（f和j鍵）上存 在小的凸起。在又一個優(yōu)選實施例中，在定位鍵上以及小指通常所放在的鍵（"a"和"；" 鍵）上鍵井略微更深。這允許用戶更強地錨定鍵上一般用來將他們的手的位置錨定到鍵盤 的點。
[0022] 與由Chien或者Ziemkowski描述的只有振動的系統(tǒng)相對比，本發(fā)明通過使用每一 個鍵上的觸摸電容傳感器允許兩個或更多個鍵之間的同時鍵按壓而不要求額外的傳感器 模式（例如壓力）。以類似的方式，鍵重復（keyrepeat)在被用戶保持把鍵按下一段延長 的時間段所引起時也被承認。
[0023] 本發(fā)明的方法相對于現(xiàn)有的電容鍵盤，例如由Danish公開的那種，具有顯著的優(yōu) 點。一個這樣的優(yōu)點是用戶可以把其手指放在鍵上而不導致發(fā)生鍵致動。另一個優(yōu)點是用 戶可以通過觸摸而不必看著鍵盤來打字。
[0024] 本發(fā)明的系統(tǒng)允許用戶通過透明的頂部平坦表面觀看鍵的虛擬圖像。在優(yōu)選實施 例中，所述虛擬圖像被印刷在位于可以具有（或可以不具有）鍵井的透明頂部平坦表面下 面的平整標簽上。
[0025] 本發(fā)明的系統(tǒng)可以適應無線電池供電實施方案。許多創(chuàng)新被用來節(jié)省電池壽命。 一個創(chuàng)新是除