专利名称：滑垫膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及滑垫膜。
背景技术：
存在各种输入设备用于在显示器中导航指针。这些设备的例子包括鼠标、操纵杆、和触摸垫。这些设备从用户接收输入，并与主机联合地翻译输入来在显示器内移动指针。输入设备也可以具有诸如按钮之类的选择机构来允许用户在显示器中执行功能。
每种类型的输入设备可以在允许用户与主机设备交互时提供有用的功能。由于例如移动电话之类的主机的设计约束，特定的输入设备可能不适于特定的主机或特定类型的与主机的用户交互。例如，主机的尺寸限制可能限制某些类型的输入设备的使用。所期望的是提供一种输入设备，其可以为主机提供尽可能高的功能性。
发明内容
一个示例性实施例提供了一种滑垫膜。该滑垫膜包括具有内缘的环形圈，具有外缘的中心部分，和包括连接到所述环形圈的所述内缘的外环形波纹和连接到所述中心部分的所述外缘的内环形波纹的多个同心环形波纹。
图1A-1C是解释滑垫膜的一个实施例的各种立体图的图。
图2A-2B是解释滑垫膜的一部分的实施例的图。
图3是解释具有滑垫膜的滑垫系统的一个实施例的图。
图4A-4B是解释电容传感电极的一个实施例的图。
图5是解释包括具有滑垫膜的滑垫系统的主机的一个实施例的示意图。
具体实施例方式
在以下详细说明中，对形成此文一部分并通过其中本发明可以实施的图示具体实施例的方式示出的附图进行了参考。考虑到此，参考所描述的图的方向使用了诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“首部”、“尾部”等的方向术语。因为本发明实施例的部件可以在许多不同方位上定位，所以方向术语用于解释的目的而非限制。应该理解的是可以利用其他实施例并可以进行结构的或逻辑的改变而不偏离本发明的范围。因此以下详细说明没有限制意义，且本发明的范围由所附权利要求界定。
如此处所述，提供了具有滑垫膜的滑垫系统。用户在两个方向(例如，x和y方向)上移动滑垫膜的中心部分以调节主机的显示设备中的指针位置并在第三方向(例如，z方向)上施加压力到滑垫膜的中心部分以使得一个或多个功能执行。控制电路基于与滑垫膜接触的元件在开始两个方向上的移动判断位置信息，并基于在第三方向上施加的压力判断点击状态和手指压力。该控制电路将位置信息和点击状态提供给主机。
图1A-1C是解释了滑垫膜10的一个实施例的各种视图的图。图1A解释了滑移10的立体图。滑垫膜10包括形成环形圈的部分100、形成多个同心环形波纹的部分110、和形成基本圆形的盘体的中心部分120。
图1B解释了滑垫膜10在x和y平面上的俯视图。如图1B所示，部分100的环形圈具有连接到部分110的最外环形波纹的外缘的内缘。部分110的最内环形波纹的内缘连接到部分120的盘体的外缘。
图1C解释了滑垫膜10在z和x/y平面上的剖视图。如图1C所示，部分110的同心环形波纹形成径向对称弹簧来将部分120中的盘体偏置朝向部分100的环形圈在x/y平面上的中心。部分110的同心环形波纹允许部分120的盘体在x/y平面上在朝向部分100的环形圈的任何方向上移动。同心环形波纹也使部分120中的盘体向着z方向上的中立位置偏置。同心环形波纹允许部分120的盘体在z方向上，即垂直于包括部分100的环形圈的x/y平面的方向上上下移动。
部分100的环形圈包括构造为如图3所示与壳部302接合的O圈102。在图1C所示的实施例中，部分110的同心环形波纹112中的每个具有基本正弦曲线的横截面。圆筒部分122从盘体部分延伸以形成空腔，用于接合如图3所示的按钮308和诸如图3所示的导圈306之类的引导结构。
在一个实施例中，使用压制或注模工艺形成滑垫膜10。在其他实施例中，使用其他工艺形成滑垫膜10。
在一个实施例中，包括部分100、110和120的滑垫膜10一体地形成并具有基本相同的材料成分(例如，弹性聚合物、硅、或橡胶)。在其他实施例中，部分100、110和120可以在组合之前分别形成，且/或可以具有一种或多种不同的材料成分。
在一个实施例中，滑垫膜10的一个或多个部分100、110、和120是透明或半透明的以允许选定量的光通过滑垫膜10。
图2A是解释滑垫膜的部分200的一个实施例的图。部分200形成多个同心环形波纹，其每个波纹202形成基本三角形的横截面。在一个实施例中，部分200代替滑垫膜10的部分110使得部分200的最外的环形波纹202的外缘连接到部分100的环形圈的内缘且部分200的最内的环形波纹202的内缘连接到部分120的盘体的外缘。
图2B是解释滑垫膜的部分210的一个实施例的图。部分210形成多个同心环形波纹，其每个波纹212形成基本方形的横截面。在一个实施例中，部分210代替滑垫膜10的部分110使得部分210的最外的环形波纹212的外缘连接到部分100的环形圈的内缘且部分210的最内的环形波纹212的内缘连接到部分120的盘体的外缘。
在其他实施例中，部分110可以被包括具有其他或不同的横截面的同心环形波纹的部分代替。此外，同心环形波纹可以是相对于彼此均匀地或变化地间隔开。此外，同心环形波纹中的一个或多个可以相对于其他同心波纹在z方向上具有不同的尺寸。另外，同心环形波纹中的一个或多个与其他同心波纹相比可以具有不同的材料成分。
图3是解释具有滑垫膜10的滑垫系统300的一个实施例的图。滑垫系统300与主机设备(例如，图5所示的主机600)的壳顶302和壳底304接合。在图3的实施例中，滑垫膜10的部分100的顶表面与壳顶302的底表面302A接合，且部分100包括O圈102的底表面与壳底304的v槽304A接合。壳顶302包括沿着壳底304的圆筒表面延伸的圆筒部分302B。从圆筒部分302B延伸的环形槽口302C与壳底304接合以允许壳底咬合在壳底302中适当的位置，从而紧固滑垫膜10。
导圈306包括与滑垫膜10的圆筒部分122接合的圆筒部分306A并形成空腔312。导圈306的盘体部分306B从圆筒部分306A在x/y平面上延伸。壳底304的盘体部分304B在x/y平面上延伸以与导圈306的盘体部分306B叠置来固定导圈306在正z方向上的移动。盘体部分306B响应于滑垫膜10的盘体部分120在x/y平面上的移动而沿着盘体部分304B在x/y平面上滑动。
在图3所示的实施例中，盘体部分304B具有笔直的横截面。在其他实施例中，为了在负z方向上提供在盘体部分306B上的力，盘体部分304B可以形成有卷曲的或成角度的横截面。该力使得盘体部分306B和滑动表面316保持平直并保持与印刷电路板(PCB)320在滑动表面316和PCB 320之间的整个接触表面上接触。
顶罩激励按钮308附装到滑垫膜10的盘体部分120的底表面并与导圈306在空腔312中的圆筒部分306A接合。按钮308响应于滑垫膜10的盘体部分120在x/y平面上的移动而与导圈306一起在x/y平面上移动。按钮308响应于滑垫膜10的盘体部分120在z平面上的移动而沿着空腔312中的圆筒部分306A在z平面上滑动。
顶罩激励开关310容纳在空腔312中并响应于被用户使用滑垫膜10的盘体部分120在z方向上的下压产生可听见并可触感的点击。开关310与按钮308接合并响应于滑垫膜10的盘体部分120在x/y方向上的移动与导圈306和按钮308在x和y平面上移动。开关310响应于滑垫膜10的盘体部分120在z平面上的向下移动而与按钮308一起在z平面上向下移动。作为由弹簧/传感板314提供的弹力的结果并通过其弯曲变形的松弛，开关310向上移动。
弹簧/传感板314附装到导圈306(例如，用夹机构、粘接或焊接)，并且除了用作提升开关310的弹簧之外，还用作对x、y和z位移进行电容测量的导电传感板。弹簧/传感板314对开关310提供在负z方向上的回复力，并在弹簧/传感板314的导电部分朝向PCB 320的电容传感电极322移动时提供所测量的电容的变化。光滑、低摩擦的电介质316附装(例如，用粘接剂)到弹簧314来设定在弹簧/传感板314的在z方向上不移动的部分和PCB 320上电极322之间的间隔。弹簧/传感板314也用于确保平稳滑动的感觉并包括相对柔软的成分来减少PCB 320上的磨损。
PCB 320布置在靠近弹簧/传感板314的附近。PCB 320包括电容传感电极322和控制电路324。在一个实施例中，控制电路324感应在电容传感板322和弹簧/传感板314之间的电容以产生滑垫系统300的位置和点击状态信息。
在另一个实施例中，可以使用线电路或细导线进行到弹簧/传感板314的直接电连接并帮助x、y和z位置的电容测量。直接导线连接降低了噪声并允许对杂散电容的容易抑制。一个到传感板314而另一个到顶罩开关310地分布多个导线允许在按钮308上指压的测量，其可以容易地与传感板314的位置测量解耦。
在另一个实施例中，可以光学测量弹簧/传感板314的位置(例如，用光学鼠标传感器)。
在另一个实施例中，可以磁测量弹簧/传感板314的位置(例如，用永磁体和霍尔效应传感器)。
在操作中，滑垫系统300响应于来自用户的输入将信息提供给主机600(图5所示)。用户通过在x和/或y方向上移动滑垫膜10的盘体部分120提供输入。通过在x和/或y方向上移动盘体部分120，用户也使导圈306、按钮308、开关310、弹簧/传感板314、和电介质316在x和/或y方向上移动。控制电路324将x和/或y方向上的输入转换为位置信息并将位置信息提供给主机600以使得指针(例如，光标)在主机600的显示设备中被调整。用户也通过在z方向上将压力施加到盘体部分120来提供输入。通过在z方向上将压力施加到盘体部分120，用户也使盘体部分120、按钮308、开关310、和弹簧/传感板314的一部分在z方向上移动。滑垫系统300将在z方向上输入转换为点击状态和指压信息并将点击状态提供给主机600以使得一个或多个功能被主机600执行。
滑垫膜10的部分110的同心环形波纹起作用以使部分120的盘体在x和y方向上偏置朝向部分100的环形圈的中心。用户通过在x和/或y方向上将足够的压力施加在盘体上克服环形波纹的阻力来移动部分120的盘体。当环形波纹的阻力超过由用户施加到盘体的x和/或y方向压力时(例如，当用户松开在盘体部分120上的x和/或y方向压力时)，环形波纹使得盘体返回到或朝向在x和/或y方向上的中心位置。
顶罩开关310和弹簧314起作用以使盘体偏置朝向z方向上略抬高的位置。用户通过在z方向上施加或松开在盘体上的压力以激活或关闭顶罩开关310来使得主机的功能被执行。例如，用户可以任意次数地在盘体上施加和松开压力来使得使用顶罩开关310实现不同时长的一个或多个点击。当顶罩开关310和弹簧314的阻力超过由用户施加到盘体的z方向压力时(例如，当用户松开在盘体上的z方向压力时)，顶罩开关310和弹簧314使得盘体返回到或朝向在z方向上的中心位置。
控制电路324使用电容电路322测量盘体在x、y和z方向上的移动量。根据x和y方向上的测量，控制电路324产生位置信息并将位置信息提供给主机600(图5中示出)以使得主机调整显示设备602(图5中示出)中的指针位置。根据z方向上的测量，控制电路324产生点击状态并将点击状态提供给主机以使得主机执行一个或多个功能。
图4A是解释在滑垫系统300中电容传感电极322的布局的一个实施例的俯视图的图。滑垫系统300包括弹簧/传感板314，其被用户使用滑垫膜10的的部分120的盘体相对于电极E1、E2、E3、和E4在x和y方向上移动。图4B是解释滑垫系统300的一个实施例沿着图4A所示轴线502的剖视图的图。
如图4B中的截面所示，电极E2和E4设定在形成在x和y方向上的第一平面中。电极E1和E3也设定在第一平面中(图4B中未示出)。弹簧/传感板314设定在形成在x和y方向上的第二平面中使得第二平面从第一平面如弹簧/传感板314和E2之间的间隙g2以及电极406和E4之间的间隙g4所指示的那样偏移。控制电路324响应于电极E6相对于电极E1、E2、E3、和E4的位置，通过测量E1、E2、E3、和E4与弹簧/传感板314之间的电容产生位置信息。
在一个实施例中，滑垫膜10在壳顶302的外部和内部之间形成防水和/或防微粒密封。
壳顶302、壳底304、导圈306、和顶罩激励按钮308每个可以由诸如塑料或金属注模或金属冲压工艺之类的任何合适工艺形成。顶罩激励开关310可以由诸如金属冲压工艺之类的任何合适工艺形成。弹簧314可以由诸如金属刻蚀或金属冲压和成形工艺之类的任何合适工艺形成。
图5是解释主机600的一个实施例的立体图，其包括具有容纳在壳体302中的滑垫膜10的滑垫系统300。在图5的实施例中，主机600包括蜂窝或移动电话，其包括用于显示指针604的显示器602。主机600的用户使用滑垫系统300的滑垫膜10来移动显示器602中的指针604。在其他实施例中，主机600包括构造为执行其他功能的电子设备。
将参考其他实施例描述滑垫系统300的各种修改和附加特征。
在其他实施例中，按钮帽或封盖(未示出)可以附装倒盘体部分120的顶表面来提供机械激励、标识、和/或其他装饰功能。
在其他实施例中，按钮308和/或开关310可以与滑垫膜10的盘体部分120一体地形成。
在其他实施例中，按钮308和/或开关310可以一体地形成。
在其他实施例中，可以包括O圈或其他密封元件以允许流体密封在滑垫系统300中。流体可以用于提供润滑，以及保持来自表面张力的力以将按钮308和线电路316保持为与衬底322紧密接触。
在其他实施例中，滑垫膜10可以包括附加的覆盖模制层(overmoldedlayer)，例如硬塑料。该覆盖模制层可以包括按钮308。
在其他实施例中，可以使滑垫膜10为可导电的。
在其他实施例中，滑垫系统300包括例如LED的一个或多个发光元件，其构造为将光传送通过滑垫膜10。
在其他实施例中，滑垫膜10可以包括附加的无光饰层以增加滑垫膜10的一个或多个表面的表面摩擦。
在其他实施例中，滑垫膜10可以一体地形成为主机的键盘或其他功能膜的一部分。
在其他实施例中，滑垫膜10可以包括颜料、染料、模制的图画或文字图像(例如，标志或其他信息)、或者有色或透明的各种形状和尺寸的微粒作为功能性的或装饰性的元件。
在其他实施例中，盘体部分120可以与滑垫膜10分开地形成使得滑垫膜10围绕盘体部分120装配或配合盘体部分120。例如，滑垫膜10可以形成代替盘体部分120的孔来允许硬按钮咬合通过滑垫膜10并咬合到导圈306中。
在其他实施例中，滑垫膜10的环形波纹部分110或盘体部分120可以包括凹窝、凹坑、穿孔、凸出部分、或其他纹理元件以改变环形波纹部分110的弹簧常数或盘体部分120的触感和感觉。
在其他实施例中，滑垫膜10的环形圈部分100、环形波纹部分110和/或盘体部分120可以用双模制(double molding)工艺形成来在滑垫膜10的不同的径向位置处产生不同的材料成分以优化移动或机械耐久性。
在其他实施例中，滑垫膜10可以形成有v形横截面(其中盘体部分120低于环形圈部分100)来在板306上产生在z方向上的预载荷，将其平压靠于衬底320并抵抗膜10由粘住用户的手指引起的提升。
虽然此处已经解释和描述了具体实施例，本领域的普通技术人员将理解的是各种变化方案和/或等同实施方式可以替代所示和所述的具体实施例而不偏离本发明的范围。此申请意图覆盖此处讨论的具体实施例的任何变通或改变。因此，意味着此发明仅由权利要求及其等同物所限。
权利要求
1.一种滑垫膜，包括具有内缘的环形圈；具有外缘的中心部分；和包括连接到所述环形圈的所述内缘的外环形波纹和连接到所述中心部分的所述外缘的内环形波纹的多个同心环形波纹。
2.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述多个同心环形波纹构造为使所述中心部分朝向所述环形圈的中心偏置。
3.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述多个同心环形波纹构造为允许所述中心部分在朝向所述环形圈的方向上移动。
4.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述多个同心环形波纹构造为允许所述中心部分在与包括所述环形圈的平面正交的方向上移动。
5.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述环形圈、所述中心部分、和所述多个同心环形波纹一体地形成。
6.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述环形圈、所述中心部分、和所述多个同心环形波纹具有基本相同的成分。
7.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述环形圈包括构造为与壳体部分接合的O圈。
8.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述中心部分基本上为圆形。
9.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述中心部分形成用于接合按钮的空腔。
10.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述中心部分形成用于接合引导结构的空腔。
11.如权利要求1所述的滑垫膜，其中所述多个同心环形波纹中的每个具有作为基本正弦曲线、基本三角形、和基本方形之一的横截面。
12.一种滑垫系统，包括印刷电路板；按钮；和滑垫膜，包括具有内缘的环形圈，具有外缘的中心部分，和包括连接到所述环形圈的所述内缘的外环形波纹和连接到所述中心部分的所述外缘的内环形波纹的多个同心环形波纹；其中所述中心部分形成包括所述按钮的第一空腔并被构造为相对于所述印刷电路板移动所述按钮。
13.如权利要求12所述的系统，还包括形成包括所述按钮的第二空腔的导圈；其中所述第一空腔包括所述导圈。
14.如权利要求13所述的系统，还包括与所述按钮接合的顶罩开关。
15.如权利要求13所述的系统，还包括附装到所述导圈的弹簧。
16.如权利要求15所述的系统，还包括在所述印刷电路板和所述弹簧之间的电连接。
17.如权利要求13所述的系统，其中所述印刷电路板包括构造为响应于所述按钮相对于所述印刷电路板的运动来控制显示器中指针的控制电路。
18.一种装置，包括滑垫膜，包括构造为与壳体接合的具有内缘的环形圈，具有外缘的中心部分，和包括连接到所述环形圈的所述内缘的外环形波纹和连接到所述中心部分的所述外缘的内环形波纹的多个同心环形波纹；和壳体，构造为容纳所述滑垫膜，其中所述壳体构造为与所述环形圈接合。
19.如权利要求18所述的装置，还包括容纳在所述壳体中并构造为显示指针的显示设备；滑垫系统，包括所述滑垫膜并构造为响应于所述中心部分朝向所述环形圈的方向上移动而使得所述指针在所述显示设备内移动。
20.如权利要求18所述的装置，其中所述壳体构造为紧固所述环形圈以允许所述中心部分在朝向所述环形圈的方向上移动。
全文摘要
本发明提供了一种滑垫膜。该滑垫膜包括具有内缘的环形圈，具有外缘的中心部分，和包括连接到所述环形圈的所述内缘的外环形波纹和连接到所述中心部分的所述外缘的内环形波纹的多个同心环形波纹。
文档编号G05G1/02GK1854994SQ20051011507
公开日2006年11月1日 申请日期2005年11月25日 优先权日2005年4月26日
发明者保罗·K·洛瑟博格, 乔纳·A·哈利, 保罗·M·维尔茨 申请人:安捷伦科技有限公司