CN105493005A - 遥控设备 - Google Patents

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CN105493005A CN201480046326.6A CN201480046326A CN105493005A CN 105493005 A CN105493005 A CN 105493005A CN 201480046326 A CN201480046326 A CN 201480046326A CN 105493005 A CN105493005 A CN 105493005A
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Abstract

本发明公开了一种遥控设备，该遥控设备包括外壳和上部元件。该上部元件的顶表面可被划分以包括不同的摩擦接合表面。至少一个摩擦接合表面可被用作用于接收用户输入诸如触摸输入或力输入的输入表面。输入设备诸如力感测开关可被定位在外壳中并且用于确定施加到输入表面的力的大小。该上部元件的位于第二表面下方的底表面可以允许输入表面基于所施加的力而弯曲的方式附连到外壳。

Description

遥控设备
相关申请的交叉引用
本专利合作条约专利申请要求于2013年8月23日提交的并且名称为“RemoteControlDevice”的美国非临时专利申请13/974,620的优先权，该专利申请的内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及输入设备，并且更具体地涉及用于控制电子设备的遥控设备。更具体地，本发明涉及包括一个或多个输入设备的遥控设备。
背景技术
遥控设备用于控制各种电子设备诸如电视机、DVD播放器、立体音响系统和游戏机。通常，遥控设备包括多个按钮，用户能够按下这些按钮来与电子设备进行交互或与被显示在电子设备自身上或被显示在连接至该电子设备的第二电子设备上的程序或应用程序进行交互。因为按钮注册输入或不注册输入，所以这些按钮中的许多按钮为用户交互提供二元输入。一些应用程序和遥控设备可得益于除严格由二元输入设备提供的输入之外的附加输入。例如，能够指示被施加到遥控设备的触摸输入表面的力的大小对用户来说可能是有利的。例如，用户可利用相对较轻的触摸的第一方式，或以利用相对更有力的触摸的第二方式来操纵屏幕元件或其他对象。
发明内容
在一个方面，遥控设备包括外壳和上部元件，该外壳包括底表面，该底表面耦接至从底表面向上延伸的邻接侧壁以形成内部腔，该上部元件被配置为内部腔的上部元件。
该上部元件可包括具有不同的摩擦接合表面的顶表面，该不同的摩擦接合表面包括第二表面和至少一个纹理化表面。一个或多个输入设备可被设置在内部腔中。例如，力感测开关可被定位在内部腔中位于纹理化表面或第二表面下方。力感测开关可包括被设置在可挠曲梁的顶表面上方的弹片开关，其中弹片开关包括被配置为在力被施加到第一纹理化表面或被施加到第二表面时变形的可变形结构。一个或多个应变仪可被定位在可挠曲梁的至少一个表面上方并且被配置为基于被施加到纹理化表面的力来感测可挠曲梁的应变。例如，应变仪可被放置在梁的顶表面和底表面上方，或者四个应变仪可被设置在可挠曲梁的顶表面上方。处理设备可基于从一个或多个应变仪接收的至少一个应变测量来确定被施加到纹理化表面的力的大小。在一些实施例中，上部元件的底表面的仅一部分连接至外壳，以允许纹理化表面基于被施加到纹理化表面的力而弯曲。例如，位于第二表面下方的仅底表面可连接至外壳。
在另一方面，一种制备遥控设备的方法可包括在外壳的内部腔中提供至少一个输入设备。在一些实施例中，输入设备为力感测开关。上部元件被设置在内部腔上方。该上部元件可包括具有不同的摩擦接合表面的顶表面，该不同的摩擦接合表面包括第二表面和至少一个纹理化表面。输入设备可被定位在纹理化表面下方。上部元件的底表面的仅一部分可附连到外壳，使得纹理化表面能够基于被施加到纹理化表面的力而弯曲。例如，在一些实施例中，位于第二表面下的仅底表面可连接至外壳。
在另一方面，一种制备遥控设备的上部元件的方法可包括将第一掩模材料施加到上部元件的顶表面，以限定不被第一掩模材料覆盖的第一表面和被第一掩模材料覆盖的第二表面。然后，在第一表面上制备第一纹理化表面。例如，可蚀刻第一表面或对第一表面进行抛光或者可使用机械抛光来制备第一纹理化表面。可移除第一掩模材料并且可穿过玻璃上部元件来形成一个或多个开口。该一个或多个开口中的至少一个开口被配置为接收输入按钮。在上部元件将包括多于一个纹理化表面时，在形成一个或多个开口之前，可将第二掩模材料施加到玻璃上部元件的第二表面的区域，以限定不被第二掩模材料覆盖的第三表面。然后可制备第二纹理化表面并移除第二掩模材料。
在另一方面，一种用于在遥控设备的玻璃上部元件的表面中产生粗糙度的方法可包括通过利用玻璃珠和液体的混合物来研磨性地蚀刻玻璃上部元件的表面的一部分来在该一部分中产生粗糙度，以及对该一部分进行抛光以修改玻璃上部元件的表面的所述一部分的粗糙度。
在另一个方面，遥控设备包括外壳和上部元件，该外壳包括底表面，该底表面耦接至从底表面向上延伸的邻接侧壁以形成内部腔，该上部元件被配置为内部腔的上部元件。该上部元件可包括具有不同的摩擦接合表面的顶表面，该不同的摩擦接合表面包括第二表面和至少一个纹理化表面。一个或多个输入设备可被设置在内部腔中。例如，力感测开关可被定位在内部腔中位于纹理化表面或第二表面下方。力感测开关可包括被设置在可挠曲梁的顶表面上方的弹片开关，其中弹片开关包括被配置为在力被施加到第一纹理化表面或被施加到第二表面时变形的可变形结构。电极可被定位在可挠曲梁的底表面下方，其中电极和可挠曲梁的底表面形成电容式感测元件。处理设备可基于至少一个电容测量来确定被施加到纹理化表面的力的大小。
在一些实施例中，上部元件的底表面的仅一部分连接至外壳，以允许纹理化表面基于被施加到纹理化表面的力而弯曲。例如，位于第二表面下的仅底表面可连接至外壳。
附图说明
参考以下附图更好理解实施例。附图的元件相对于彼此未必按比例绘制。
在可能的情况下，使用相同参考标号来命名这些附图所共有的相同特征部。
图1为可包括一个或多个力感测开关的遥控设备的一个实例的等轴视图；
图2为图1所示的遥控设备的框图；
图3为弹片开关的一个实例的简化横截面视图；
图4为力感测开关在未致动状态下的一个实例的简化横截面视图；
图5为力感测开关401在致动状态下的简化横截面视图；
图6-8为可用于力感测开关的不同类型的应变仪构型的电路图；
图9为力感测开关的顶视图；
图10为图1的具有与外壳102分离的玻璃上部元件104的遥控设备的视图；
图11为图10所示的玻璃上部元件104的底表面的一个实例的视图；
图12为具有与外壳分离的玻璃上部元件的遥控设备的另一实例的视图；
图13为用于制备图10-12所示的玻璃上部元件的方法的流程图；
图14为用于制备图13的框1308中的纹理化表面的方法的流程图；
图15示出在执行图13中的框1306之后的玻璃上部元件；
图16示出在执行图13中的框1310之后的玻璃上部元件1502；
图17示出用于研磨性地蚀刻玻璃上部元件的方法；
图18示出在执行研磨蚀刻之后的玻璃上部元件；
图19-20为适于在遥控设备中使用的力感测开关的另一实例的简化横截面视图；以及
图21为适于与图19-20所示的力感测开关一起使用的自电容感测系统的一个实例的框图。
具体实施方式
本文所述的实施例提供了一种可与联网设备诸如计算机、平板计算设备和视频流媒体设备等一起使用的遥控设备。联网设备的一个合适的非限制性实例为流媒体播放器。该遥控设备包括具有不同的摩擦接合表面的上部元件，该不同的摩擦接合表面包括第二表面和至少一个纹理化表面。该至少一个纹理化表面可接收用户输入诸如触摸输入和/或力输入。力感测开关可被定位在遥控设备的外壳中并且基于所施加的力的大小来提供模拟输入。换句话讲，因为力感测开关并非注册输入或不注册输入，所以力感测开关并非二元的。基于被施加到上部开关的力的大小，该力感测开关可具有多个输出状态或信号电平。
力感测开关可包括被设置在可挠曲梁的顶表面上方的一个或多个弹片开关和一个或多个应变仪。当向下的力被施加到输入表面时，该向下的力也被施加到弹片开关和可挠曲梁。该力可使得弹片开关中的可变形结构压缩，这继而使得可挠曲梁基于所施加的力而挠曲或应变。梁应变的量可根据被施加到输入表面的力的大小而变化。一个或多个应变仪可测量梁应变的量，并且操作地连接到一个或多个应变仪的处理设备可基于从至少一个应变仪接收的应变测量来确定被施加到输入表面的力的大小。
上部元件的底表面的一部分可以允许纹理化表面基于所施加的力而弯曲的方式附连到外壳。例如，位于第二表面下的仅底表面可附连到外壳或外壳内的边饰部。因此，纹理化表面能够响应于所施加的力来在附连底表面和非附连底表面之间的界面处或其附近弯曲。
上部元件还可包括一个或多个输入按钮。该输入按钮可提供多种用户输入，诸如音量控制、信道控制、主按钮、选择按钮、导航按钮、暂停按钮或播放按钮以及设备按钮或模式按钮。因为一些输入按钮平齐或凹进而其他输入按钮突出，该输入按钮可与表面平齐，可突出表面或延伸超过表面，可相对于表面凹进，或者前面所述情况的组合。除此之外或另选地，输入按钮可具有任何给定形状和/或表面，以有助于用户识别输入按钮及其功能。
在一些实施例中，遥控设备的上部元件包括多个纹理化表面。力感测开关可被定位在一个纹理化表面下方，并且另一输入设备诸如触控板可被定位在另一纹理化表面下方。
现在参见图1，其示出了可包括一个或多个力感测开关的遥控设备的一个实例的透视图。遥控设备100包括外壳102和玻璃上部元件104。尽管上部元件104在本文中被描述为玻璃上部元件，但其他实施例可形成具有不同材料或材料的组合的上部元件，诸如具有塑料、金属或玻璃、塑料或金属的各种组合的上部元件。
外壳102被形成为使得内部腔(未示出)被设置在外壳102的底表面和侧壁之间。内部腔可包括各种结构部件、电气部件和/或机械部件。例如，内部腔可包括电源、处理设备、一个或多个麦克风、存储器或数据存储设备、一个或多个无线通信设备以及一个或多个连接器端口。外壳102可由任何合适的一种或多种材料制成，诸如金属、塑料或多种材料的组合。
玻璃上部元件104的顶表面可被划分，以包括至少两个不同的摩擦接合表面，该至少两个不同的摩擦接合表面包括纹理化表面106和第二表面108。纹理化表面106和第二表面108可具有基本上相同的尺寸，或者两个表面可具有不同尺寸。另选地，纹理化表面106和第二表面108可被定位在与图1所示的位置不同的位置处。
第二表面108可为光滑的或包括一些纹理或覆盖物。纹理化表面106可用于用户输入，诸如触摸输入和/或力输入。用户的手指在纹理化表面上或上方可更容易地移动或滑动，因为相比于平滑表面手指接触更小的表面。除此之外或另选地，第二表面可用于用户输入。
开口(未示出)可延伸穿过第二表面108和/或纹理化表面106以提供一个或多个输入按钮110。该输入按钮可提供多种用户输入，诸如音量控制、信道控制、主按钮、选择按钮、导航按钮、暂停按钮或播放按钮以及设备按钮或模式按钮。输入按钮110可利用包括金属或塑料的任何合适的材料形成。输入按钮可与表面平齐，可相对于表面凹进，可突出表面或延伸超过表面，或为这些构型的组合。例如，在一些实施例中，一些输入按钮平齐，而其他输入按钮突出。除此之外或另选地，输入按钮可具有任何给定的形状和/或表面。例如，输入按钮可具有纹理化表面、凹形表面或凸形表面，而另一输入按钮具有光滑表面或平坦表面。输入按钮可以不同方式被成形，以有助于用户将输入按钮彼此区分开来。凸起的符号可形成于按钮表面中；或者输入按钮或围绕该输入按钮的区域可被照亮，以有助于用户识别输入按钮及其功能。
玻璃上部元件104可包括用于麦克风或一个或多个扬声器的一个或多个开口112。除此之外或另选地，外壳102可包括用于麦克风或一个或多个扬声器的一个或多个开口(未示出)。
图2为图1所示的遥控设备的框图。遥控设备100可包括一个或多个处理设备200、一个或多个数据存储设备202、一个或多个输入/输出(I/0)设备204、电源206和一个或多个传感器208。一个或多个处理设备200可控制遥控设备100的一些或所有操作。一个或多个处理设备200可与遥控设备100的基本上所有的部件直接地或间接地通信。例如，一个或多个系统总线或信号线210或其他通信机构可提供一个或多个处理设备200、一个或多个数据存储设备202、一个或多个I/0设备204、电源206和/或一个或多个传感器之间的通信。一个或多个处理设备200可被实现为能够处理、接收或传输数据或指令的任何电子设备。例如，一个或多个处理设备200可为微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或多个此类设备的组合。如本文所述，术语“处理设备”意在涵盖单个处理器或处理单元、多个处理器、多个处理单元或其他适当配置的一个或多个计算元件。
一个或多个数据存储设备202可存储能够由遥控设备100使用的电子数据。例如，数据存储设备可存储电数据或内容，诸如例如音频文件、设置和用户偏好以及定时信号。一个或多个数据存储设备202可被配置作为任何类型的存储器。仅以举例的方式，存储器可被实现为随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器、可移动式存储器或任何组合形式的其他类型的存储元件。
一个或多个输入/输出设备204可从用户或一个或多个其他电子设备接收数据。此外，一个或多个输入/输出设备204可促进向用户或其他电子设备传输数据。例如，I/0设备204可经由无线连接或有线连接来传输电子信号。无线连接和有线连接的实例包括但不限于WiFi、蓝牙、红外和以太网。
在其他实施例中，一个或多个I/0设备204可包括显示器、触摸感测输入表面诸如触控板、一个或多个按钮、一个或多个麦克风或扬声器、键盘和/或一个或多个力感测开关。例如，力感测开关可被包括在按钮、键盘上的按键和/或遥控设备的输入表面中。
电源206可利用能够向遥控设备100提供能量的任何设备来实现。例如，电源206可为一个或多个电池或可再充电电池，或将遥控设备连接至另一电源诸如壁装电源插座的连接缆线。
一个或多个传感器208可包括任何合适类型的一个或多个传感器，诸如运动传感器、接近传感器、方向传感器(例如，陀螺仪)和/或加速度计。
现在参见图3，其示出了弹片开关在未致动位置或放松位置中的一个实例的简化图。弹片开关300包括衬底302、被设置在衬底302内的导电迹线304和306、内部导电触点308和外部导电环310。衬底302可为任何合适类型的衬底，诸如柔性电路、印刷电路板、框架结构或外壳壁。在例示的实施例中，衬底为柔性电路。导电迹线304连接至内部导电触点308，而导电迹线306连接至外部导电环310。
弹片开关300进一步包括可变形结构312。在例示的实施例中，可变形结构312被成形为穹顶形，但其他实施例可对可变形结构以不同方式成形。可变形结构312可包括柔性外部材料314和将可变形结构312连接至衬底302的粘合剂316。柔性外部材料可由任何合适的柔性材料制成，诸如聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)。柔性外部材料314的下侧涂覆有连接至外部导电环310的导电材料318，诸如石墨或金。接触结构320可被设置在纹理化表面106(图1)的下侧和柔性外部材料314之间。
当处于未致动状态下时，导电材料318、内部触点308和外部接触环310彼此不接触，使得弹片开关处于“打开”状态或“关断”状态，这是因为通过导电材料318、内部触点308和外部接触环310形成的电路未接通。当手指322在纹理化表面106上向下按压时，接触结构320在可变形结构312上向下推，这继而使得可变形结构312压缩，由此使得导电材料318与内部导电触点308和外部导电环310两者形成接触。这一动作使通过导电材料318、内部触点308和外部接触环310形成的电路接通，并且将弹片开关置于致动状态或“开启”状态。
其他实施例可对弹片开关300以不同方式进行构造。例如，可变形结构诸如弹片可以倒置位置布置，使得弹片的基部连接至被附连到输入表面下侧的外部导电环。内部导电触点也被定位在弹片下方的输入表面的下侧。弹片的内表面可衬有导电材料。在未致动状态下，开关处于“打开”状态或“关断”状态，因为弹片未塌缩并且弹片内部的导电材料未与内部导电触点和外部导电环两者接触。当用户在输入表面上向下按压并且倒置弹片受到压缩时，弹片开关被致动，使得内部导电触点和外部导电环两者与衬于弹片内部的导电材料形成接触。该动作使电路闭合，并且将开关置于“开启”状态。
另选地，在其他实施例中，弹片开关可包括被定位在金属弹片上方的橡胶弹片。该橡胶弹片可包括从橡胶弹片的下侧的中心向下延伸的柱塞部分。该柱塞部分被定位在金属弹片顶部的中心上方。隔膜被设置在金属弹片下方，并且在隔膜中嵌入导电接触焊盘。在未致动状态下，导电接触焊盘不相互接触并且开关处于“关断”状态。为了将弹片开关置于“开启”状态，用户在输入表面上向下按压以压缩橡胶弹片，使得柱塞部分接触金属弹片顶部的中心并在其上向下推，这继而使得金属弹片塌缩并在隔膜上向下推。当金属弹片在隔膜上向下按压时，导电接触焊盘使开关连接并闭合。
力感测开关的实施例包括至少一个弹片开关诸如弹片开关300。图4示出了处于未致动状态的力感测开关的一个实例的简化图，并且图5示出了处于致动状态的力感测开关401。弹片开关300被设置在可挠曲梁400(图4)的顶表面上方。尽管在附图中仅示出一个弹片开关，但实施例可将一个或多个弹片开关被定位在可挠曲梁的顶表面上方。
在一个实施例中，类似于桌子或凳子，可挠曲梁400被成形为具有支撑结构402，该支撑结构向外延伸并位于可挠曲梁下方并连接至电子设备的部件或表面。在其他实施例中，可挠曲梁可以不同方式进行构造。仅以举例的方式，可挠曲梁可被配置作为悬臂梁。
可挠曲梁400被附连到结构403。仅以举例的方式，结构403可为框架或壳体的表面，或者该结构可为附连到框架或壳体的独立元件。可使用任何合适的方法来将可挠曲梁400附连到结构403，诸如使用粘合剂或紧固件。在一些实施例中，可挠曲梁400可与壳体模制在一起，使得壳体和可挠曲梁为一体式的。
可将一个或多个应变仪404设置在可挠曲梁的相邻于或靠近弹片开关300的顶表面上方。除此之外或另选地，在其他实施例中，可将一个或多个应变仪404放置在可挠曲梁400的其他表面上方。例如，可将一个或多个应变仪设置在可挠曲梁的位于两个支撑结构602之间的底表面上方。在此类实施例中，还可将一个或多个应变仪定位在可挠曲梁400的顶表面上方。
如前所述，在一些实施例中，衬底302为柔性电路或印刷电路板。在例示的实施例中，导电连接件406可将应变仪404可操作地连接至柔性电路或印刷电路板衬底302。在一个实施例中，另一柔性电路408可被设置在可挠曲梁的顶表面上方。第二导电连接件410可将弹片开关的柔性电路衬底302可操作地连接至柔性电路408。柔性电路408可连接至处理设备或主逻辑板(未示出)。在其他实施例中，包括处理设备的主逻辑板可被定位在可挠曲梁400的顶表面上方，并且第二导电连接件410可将弹片开关的柔性电路衬底302可操作地连接至主逻辑板。并且在其他实施例中，可省略柔性电路408并且柔性电路衬底302可连接至处理设备或主逻辑板。
当向下的力(由箭头500表示)被施加到遥控设备的纹理化表面(未示出)时，该向下的力也被施加到可变形结构312和可挠曲梁400。向下的力可能足以使可变形结构312塌缩并致动弹片开关，或者该力可能不足以致动弹片开关但仍使可变形结构312受到压缩。无论哪种方式，可挠曲梁400均基于所施加的力而挠曲。不同的梁挠曲量由虚线502和504来表示。虚线502表示小的梁挠曲量，而虚线504表示较大的梁挠曲量。一个或多个应变仪404可用于测量梁应变量。例如，每个应变仪可输出用于表示由应变仪所测量的梁应变量的信号。
来自一个或多个应变仪的一个或多个信号可使用导电连接件406、柔性电路302、导电连接件410和柔性电路408而被传输至处理设备或主逻辑板。该处理设备可基于由至少一个应变仪404所测量的应变量来确定被施加到纹理化表面的力的大小。实施例可使用任何合适类型的应变仪，包括机械应变仪、电阻应变仪、电容应变仪和光学应变仪。仅以举例的方式，可使用半导体应变仪或键合金属应变仪。图6-8示出了在一个或多个实施例中可用于力感测开关的不同类型的应变仪。
在一些实施例中，弹片开关300可用于测试和/或校准力感测开关401。例如，弹片开关可以已知或可再现的力而塌缩。当力感测开关检测到弹片开关塌缩而从“关断”状态变为“开启”状态时，由至少一个应变仪所测量的应力可以此力进行校准。由于应变仪大多为线性的，因此在零负载下和在弹片开关塌缩力下的应变读数足以校准力感测开关401。
在一些实施例中，力感测开关无法操作，除非弹片开关300未被致动。一旦弹片开关被致动，处理设备便基于从至少一个应变仪接收的信号来确定所施加力的大小。在其他实施例中，无论弹片开关是否被致动，力感测开关均工作。基于所施加的力，弹片开关或者压缩(无致动)或者被致动，并且在这两种情况下处理设备基于从至少一个应变仪接收的信号来确定所施加力的大小。
可挠曲梁400可由允许梁仅应变至最大点(例如，虚线504)的材料或材料的组合形成，从而避免可挠曲梁应变过度而折断或变得无法操作。例如，可挠曲梁400可由钢、铝、玻璃和/或塑料制成。除此之外或另选地，具有低于可挠曲梁的下侧的高度的结构(未示出)可被定位在梁400下方以避免可挠曲梁挠曲过度。可挠曲梁的下侧可仅应变远至梁下的结构的顶表面。因此，可挠曲梁400可具有最大挠曲量，这就意味着每个应变仪在其可测量的应变量方面具有限制。一旦可挠曲梁达到最大挠曲，一个或多个应变仪将不再测量更大的应变，即使附加力(比达到最大挠曲所需的力更大的力)施加到输入表面也是如此。
图6-8为可用于力感测开关的不同类型的应变仪构型的电路图。在图6中，应变仪S1和三个恒定电阻器R以惠斯通全桥连接。惠斯通电桥是用于通过使桥接电路的两个支路平衡来测量未知电阻的电路。一条支路包括未知部件并且三条支路由具有已知电阻的电阻器形成。在例示的实施例中，当电压供给VEX被施加到电路时，产生输出电压V输出。当力被施加到可挠曲梁并且梁挠曲时，产生使应变仪S1的电阻变化并且使输出电压V输出变化的应变。
图7示出了另一类型的应变仪构型的电路图。四个应变仪S1A、S1B、S2A和S2B以惠斯通全桥电连接。在这种构型中，四个应变仪代替了三个已知电阻器和一个未知部件。利用应变仪S1A、S1B、S2A、S2B的电阻产生电压输出V输出，而不是使电阻器平衡以获得近零输出。被施加到可挠曲梁的力引入了使每个应变仪中的电阻变化的应变。当应变仪中的电阻变化时，在电压供给VEX被施加到电路的情况下产生的输出电压V输出也变化。
应变仪可如区域700所示来布置。应变仪可被协同定位，使得S1A和S1B检测平行于一个轴(例如，图9中的中心X轴916)的应变并且S2A和S2B检测由平行于X轴的应变所产生的泊松应变。
在图8中，应变仪S1和恒定电阻器R1串联连接。该构型常常被称为半桥。将电阻器R1选择为约等于应变仪S1的电阻，使得输出电压V输出大体上介于V+和V-之间。当力被施加到力感测开关时，可挠曲梁发生挠曲并且在应变仪S1处产生应变。应变仪S1处的应变使应变仪S1的电阻变化，继而使输出电压V输出变化。
现在参见图9，其示出了力感测开关的顶视图。力感测开关900包括形成于公共载体902上的四个应变仪S1A、S1B、S2A、S2B。公共载体902可附连到可挠曲梁906的顶表面904。在其他实施例中，两个应变仪可被设置在顶表面904上，而其他两个应变仪被放置在可挠曲梁的底表面上方。
柔性电路908被设置在可挠曲梁906的顶表面904上方，并且可变形结构910被设置在柔性电路908上方。如前所述，可变形结构910和柔性电路908被配置作为弹片开关。由于在从上面观察力感测开关时支撑结构是不可见的，因此支撑结构912如图9中的虚线所示。
导电连接件914将V输出、VEX和四个应变仪S1A、S1B、S2A和S2B电连接至柔性电路908。公共载体902与可挠曲梁906的中心X轴916对准。公共载体902被放置在顶表面904上，使得电触点焊盘918更接近于可挠曲梁906的边缘并且更远离梁的中心。虽然为了避免对焊盘造成损坏而使电触点焊盘918远离装载位置进行定位是很有用的，但应当理解，另选的实施例可使公共载体和/或应变仪以不同方式定位。
在例示的实施例中，电触点焊盘918连接至图7中所示的节点702,704,706,708，正极输入电压VEX+连接至S1A和S2B，并且负极输入电压VEX-连接至S1B和S2A。差分输出的一侧、负极输出V输出-被连接在S1A和S2A之间。差分输出的另一侧、正极输出V输出+被连接在S1B和S2B之间。
图10为图1的具有与外壳102分离的玻璃上部元件104的遥控设备100的视图。外壳102被形成为使得内部腔1000被设置在外壳1002的底部1002和侧壁1004之间。外壳102可由任何合适的一种或多种材料制成，诸如金属或塑料。内部腔1000可包括各种结构部件、电气部件和/或机械部件。例如，内部腔1000可包括电源诸如一个或多个电池或可再充电电池1006和主逻辑板1008。除一个或多个处理设备之外，主逻辑板还可包括各种集成电路。例如，主逻辑板可包括数据存储设备、一个或多个麦克风和其他支撑电路。一个或多个无线通信设备诸如红外、WiFi或RF设备可被包括在内部腔1000中。
连接器端口1010可接收将遥控设备100连接至电源诸如壁式电源插座以对可再充电电池进行充电的电线或电缆1012。除此之外或另选地，遥控设备100可连接至充电座以对电源进行充电。
边饰部1014可沿侧壁1004的内边缘向外延伸或突出。在一些实施例中，玻璃上部元件104的下侧的一部分可连接至边饰部1014。例如，玻璃上部元件104的位于第二表面108下方的底表面可连接至外壳。玻璃上部元件104可以任何合适的方式连接。例如，可使用粘合剂来将玻璃上部元件104附连到边饰部1014。在其他实施例中，玻璃上部元件的下侧可以其他配置附连到外壳，诸如位于纹理化表面的至少一部分和第二表面下方。
在一个实施例中，位于纹理化表面106下方的玻璃上部元件104的下侧不连接至边饰部1014。这使得玻璃上部元件104在力被施加到纹理化表面106时弯曲。由于上部元件的下侧的一部分附连到外壳，因此上部元件并不旋转而是在附连的底表面和非附连的底表面之间的界面处或其附近弯曲。用于玻璃上部元件的玻璃或材料的类型可限制弯曲范围，使得当用户在纹理化表面上向下按压时，用户可能无法检测到表面中的任何移动。力感测开关1016可被设置在外壳102的底部1002上位于纹理化表面106下方。当力被施加到纹理化表面时诸如当手指在表面上向下按压时，该纹理化表面弯曲并且力感测开关1016对可挠曲梁中的应变进行感测。主逻辑板1008上的处理设备可基于由可挠曲梁上的一个或多个应变仪产生的一个或多个信号来确定被施加到纹理化表面106的力的大小。尽管仅示出一个力感测开关，但其他实施例可包括多个力感测开关。例如，可将力感测开关定位在纹理化表面106下方并且另一力感测开关可与至少一个输入按钮110结合使用。除此之外或另选地，可将两个或更多个力感测开关设置在纹理化表面106下方。
现在参见图11，其示出了图10所示的玻璃上部元件104的底表面的视图。支撑层1100可连接至玻璃上部元件104的底表面。支撑层1100可由任何合适的一种或多种材料制成。在一个实施例中，支撑层1100由不同塑料制成。拐角区域1102可由较软塑料制成，诸如具有硬度计硬度50的塑料。支撑层1100的其余区域1104可由较硬塑料制成，诸如填充有玻璃的尼龙。在遥控设备用力撞击表面时诸如在遥控设备跌落时，较软拐角区域1102可提供支撑并承受外力。
按钮组件1106可被装配到玻璃上部元件104的下侧介于玻璃上部元件和支撑层1100之间。按钮组件1106可包括输入按钮(图1和图10中的110)以及输入按钮操作进行所需的所有电路和部件。按钮组件1106还可有助于相对于玻璃上部元件104的顶表面定位和控制输入按钮。
开口1108可形成于支撑层1100中，以使支撑层1100变薄或暴露于玻璃上部元件104的下侧。开口1108可允许力感测开关的弹片开关更靠近玻璃上部元件104而定位。开口1108还可允许纹理化表面被定位在开口1108上方，以便响应于被施加到纹理化表面的力更容易弯曲。
在一些实施例中，由于纹理化表面106是可弯曲的并且未附连到边饰部1014，因此可将紧固件1110模制或形成于支撑层1100上，以与边饰部1014或外壳102机械地接合并且避免纹理化表面106剥离或脱离于外壳102。例如，紧固件1110可包括与边饰部的边缘接合或由边饰部1014中的开口接收的钩状。其他实施例可使用更少或更多的紧固件，并且可以任何给定的形状来配置紧固件。除此之外或另选地，紧固件可与外壳一起形成并且与支撑层1100接合。
现在参见图12，其示出了具有与外壳分离的玻璃上部元件的遥控设备的另一实例的视图。遥控设备1200可包括与图10中的遥控设备1000相同的一些元件和部件。为了简单起见，与图10中相同的参考标号用于类似的元件和部件，并且不相对于图12对这些特征部进行详述。
遥控设备1200包括外壳1202和玻璃上部元件1204。尽管上部元件1204被描述为玻璃上部元件，但其他实施例可形成具有不同材料或材料组合的上部元件。玻璃上部元件1204被划分以包括三个不同的摩擦接合表面，该三个不同的摩擦接合表面包括第一纹理化表面1206、第二纹理化表面1208和第二表面108。第一纹理化表面和第二纹理化表面可具有基本上相同的尺寸，或者两个表面可具有不同的尺寸。另选地，第二表面108可具有与一种或两种纹理化表面相同或不同的尺寸。第一纹理化表面1206、第二纹理化表面1208和第二表面108可被定位在图12所示的位置之外的位置处。
第一纹理化表面1206和第二纹理化表面1208可用于用户输入，诸如触摸输入和/或力输入。输入设备1212可被定位纹理化表面中的一个纹理化表面诸如第一纹理化表面1206下方，而力感测开关1016可被定位在其他纹理化表面(例如，表面1208)下方。例如，在一个实施例中，输入设备1212可以是用户使用第一纹理化表面1206与之交互的触控板。在另一个实施例中，输入设备1212可为具有作为透明上部元件玻璃的第一纹理化表面1206的任何合适类型的触摸屏，用户对该透明上部元件玻璃进行触摸以与被显示在显示屏上的图标、按钮或菜单进行交互。并且在第三实施例中，可省略力感测开关1012并且两个不同的输入设备诸如触控板和触摸屏可被包括在遥控设备1200中。
图13为用于制备图10-12所示的遥控设备的方法的流程图。首先，形成玻璃上部元件并使玻璃上部元件成形，如框1300中所示的。在一个或多个实施例中，玻璃上部元件可由硅酸铝复合材料形成。然后可穿过玻璃上部元件来形成用于一个或多个输入按钮的开口(框1302)。然后，如框1304所示，可围绕玻璃上部元件的侧边缘创建边缘轮廓。在一些实施例中，由于外壳或框架不围绕玻璃上部元件，因此玻璃上部元件的侧边缘完全暴露。因此，侧边缘可被成形以创建边缘轮廓。例如，在一个或多个实施例中，侧边缘可通过切削工具来切割以具有倒圆边缘轮廓，其在形状上类似于一个或多个括号“()”或字母“c”。
然后将掩模材料施加到玻璃上部元件的顶表面的随后将不进行纹理化的区域(框1306)。可制备任何给定形状并且位于任何位置处的纹理化表面，并且掩模材料可用于限定纹理化表面的形状和/或位置。然后，如框1308所示，对玻璃上部元件的顶表面的不被掩模材料覆盖的暴露区域进行蚀刻以形成纹理化表面。
用于框1306的掩模材料的类型可取决于框1308中所使用的蚀刻工艺。仅以举例的方式，如果使用喷砂方法来制备纹理化表面，则掩模材料可以是可移除的乙烯基粘合剂。另选地，如果化学蚀刻工艺被用作蚀刻工艺，则掩模材料可以是抗蚀材料诸如光致抗蚀剂。
在形成纹理化表面之后，将掩模材料移除，如框1310所示。如结合图12所述的，遥控设备可包括多个纹理化表面。在一些实施例中，纹理化表面可被实现为具有对用户来说基本上相同的纹理或触感的纹理化表面。在这些实施例中，可以对将成为具有相同纹理或触感的纹理化表面的区域和位置进行暴露的方式来施加在框1306处施加的掩模材料。
在其他实施例中，多个纹理化表面可具有对用户来说不同的纹理或触感。对用户来说触感不同的不同纹理化表面可帮助用户识别位于相应纹理化表面下方的输入设备。在这些实施例中，该方法可包括在框1312处对于玻璃上部元件的顶表面的另一区域是否将成为具有不同纹理或触感的纹理化表面的确定。如果是，则方法返回到框1306。框1306,1308和1310重复，直到形成所有纹理化表面。
当所有纹理化表面已制备好时，该过程转到框1314，在此处对玻璃上部元件进行化学强化。对玻璃上部元件进行化学强化可有助于避免在玻璃上部元件中形成裂缝，并且可降低玻璃上部元件将碎裂或断裂的可能性。然后，如框1316所示，可将按钮组件和/或支撑层附接到玻璃上部元件。如果两者均需附接到玻璃上部元件，则可先附接按钮组件，之后附接支撑层。
然后，将玻璃上部元件附连到外壳以制备遥控设备。如前所述，在一些实施例中，仅玻璃上部元件的底表面的一部分可附连到外壳，或附连到外壳中的边饰部。仅将第二表面的下侧连接至外壳允许纹理化表面响应于所施加的表面而弯曲。在其他实施例中，玻璃上部元件的下侧可以不同方式连接至外壳。例如，玻璃上部元件的位于第二表面下方并位于纹理化表面的至少一部分下方的底表面可附连到边饰部或外壳。
在其他实施例中，可以不同方式执行图13中所示的方法。可添加或删除框，或者以不同次序来执行框。仅以举例的方式，在于玻璃上部元件的顶表面上仅形成一个纹理化表面或者形成具有相同纹理的多个纹理化表面的实施例中可省略框1312。另选地，在上部元件由除玻璃之外的材料制成的实施例中可省略框1312。
图14为用于制备图13的框1308中的纹理化表面的方法的流程图。示出的过程包括两步过程。在第一步骤中，蚀刻暴露区域以在暴露区域的表面中产生粗糙度(框1400)。然后如框1402所示，对粗糙表面进行抛光以修改粗糙度。例如，抛光可使粗糙度变平滑，使得不规则表面的锐度减小以降低摩擦系数。
图15示出了被施加到玻璃上部元件104的顶表面的一部分的掩模材料1500。暴露部分1502为玻璃上部元件的将作为纹理化表面的区域。在现有技术方法中，化学蚀刻用于框1400(图14)中以蚀刻暴露部分1502并在暴露部分的表面中产生粗糙度1600。然而，如图16所示，化学蚀刻还蚀刻或移除暴露部分1502中的玻璃上部元件104中的一些玻璃上部元件，从而导致暴露部分1502的顶表面和由掩模材料保护的部分1602的顶表面之间的明显的阶梯S1。阶梯S1对用户来说可以很明显的，并且在某些情况下，阶梯可以是用户能够接受的，因为用户在玻璃上部元件上操纵或移动其手指。
本文所述的一个实施例在框1400中使用包括磨料颗粒的研磨蚀刻，而不是使用化学蚀刻。磨料颗粒可与液体混合在一起。液体是磨料颗粒的载体并且以所需压力的大小对暴露部分的表面施加磨料颗粒。图17示出了用于研磨性地蚀刻玻璃上部元件的方法。将掩模材料1500施加到玻璃上部元件104的顶表面的一部分。可将液体和磨料颗粒1702的混合物1700施加到顶表面的暴露部分以在顶表面上产生粗糙度。仅以举例的方式，磨料颗粒可为玻璃珠，液体可为水，并且混合物可从喷嘴喷射到顶表面的暴露部分。玻璃珠的直径可基于期望粗糙度。例如，玻璃珠的直径可为具有平均粒径为10.3粒度号或1000粒度号的超细微粒度。在一个实施例中，超细微粒度玻璃珠产生小于100Ra的表面粗糙度，其中Ra为以纳米表示的平均粗糙度。在其他实施例中，玻璃珠的直径可更大，以产生不同的表面粗糙度Ra。例如，更大直径的玻璃珠可用于在表面中形成500-1000的粗糙度。
混合物中的磨料颗粒的量和液体的量可基于形成于表面中的期望粗糙度和/或用于图14的框1402中的抛光量。除此之外或另选地，在其他实施例中，磨料颗粒的尺寸和形状可不同。
在一些实施例中，在制备一个或多个另外的玻璃上部元件时，磨料颗粒(例如，玻璃珠)的至少一部分可循环再使用。例如，在形成另一玻璃上部元件时，可利用过滤器来将玻璃珠与水分隔开，并且可将先前使用的玻璃珠的一部分与新的玻璃珠混合在一起。
在另一个实施例中，可在图14的框1400中使用机械抛光而不是研磨蚀刻来产生期望表面粗糙度。例如，可将化合物与焊盘一起施加到玻璃上部元件的暴露表面。焊盘与化合物的组合可产生表面中的粗糙度。
图18示出了在执行研磨蚀刻之后的玻璃上部元件。粗糙度1800形成于玻璃上部元件104的顶表面的一部分中，并且上部元件具有比图16中所示的阶梯S1更小的阶梯S2。更小的阶梯S2可能不明显，或者可能对用户来说不如阶梯S1明显。
尽管已使用玻璃上部元件来描述用于在玻璃上部元件的表面中形成粗糙度的各种技术，但其他实施例并不限于这种结构。可在不同类型的材料或表面上产生粗糙度。仅以举例的方式，粗糙度可形成于塑料表面或金属表面中，或者表面可用于不同类型的产品，诸如触控板的外表面、键盘中的按键、输入按钮、鼠标的表面或用户与之交互的任何其他表面。
现在参见图19和20，其示出了适于在遥控设备中使用的力感测开关的另一实例的简化横截面视图。图19示出了未致动状态下的力感测开关。被包括在力感测开关1900中的一些元件与图4中所示的元件相同。为了简单起见，未对这些相同元件进行详述。
力感测开关1900通过测量可挠曲梁400的底表面1902与被设置在可挠曲梁下方以及支撑结构403上方的电极1904之间的电容变化来检测力。电极1904可由任何合适的材料诸如例如金属制成。电极1904和可挠曲梁400的底表面1902的组合形成电容式感测元件。
当力感测开关处于未致动状态下时，底表面1902和电极1904之间的间隙或距离为D1。当向下的力(在图20中由箭头2000表示)被施加到输入表面(未示出)时，该向下的力也被施加到可变形结构312和可挠曲梁400。向下的力可能足以使可变形结构312塌缩并致动弹片开关，或者该力可能不足以致动弹片开关但仍使可变形结构312受到压缩。无论哪种方式，基于所施加的力可使变形结构312压缩并且可使挠曲梁400挠曲。梁挠曲使电极1904与可挠曲梁的底表面1902之间的距离变化。在例示的实施例中，距离减小至D2。距离的变化导致底表面1902与电极1904之间的电容变化。所测量的电容可作为所施加的力的函数来校准并且用作力传感器。
由底表面1902和电极1904形成的电容式感测元件可以自电感模式或互电感模式来工作。在互电容模式中，可利用激励信号来驱动电极1904并且对连接至电极1904的感测线进行扫描以测量底表面1902与电极1904之间的电容。当电容式感测元件以自电容模式工作时，相对于基准信号或电压来测量电容。图21为适于与图19-20所示的力感测开关一起使用的自电容感测系统的框图。电极1904可连接至基准电压诸如接地部。感测电路扫描连接至电极的感测线2100，以测量底表面1902与电极1904之间的电容。连接至感测电路的处理设备可指示感测电路进行扫描，并且可接收来自感测电路的测量并基于测量确定被施加到输入表面的力的大小。
尽管已具体参考各种实施例的某些特征对各种实施例进行了详述，但应理解，可在本发明的实质和范围内进行变型和修改。例如，将输入设备诸如力感测开关描述为被定位在纹理化表面下方。其他实施例并不限于这种构型，并且输入设备还可被设置在第二表面下方。又如，处理设备可不被包括在具有一个或多个力感测开关的遥控设备中。相反，遥控设备可操作地连接到处理设备并且由一个或多个力感测开关进行的应变测量可使用有线连接或无线连接传输至处理设备。除此之外或另选地，其他实施例可包括遥控设备中的附加结构部件、电气部件和/或机械部件。例如，可将加强板设置在玻璃上部元件和外壳的底部之间，以提供附加结构支撑。
尽管本文已描述了具体实施例，但应当指出的是，本专利申请并不限于这些实施例。具体地，在兼容的情况下，相对于一个实施例所述的任何特征还可用于其他实施例。同样地，在兼容的情况下，可交换不同实施例的特征。

Claims (26)

1.一种遥控设备，包括：
外壳，所述外壳包括底表面，所述底表面耦接至从所述底表面向上延伸的邻接侧壁以形成内部腔；
上部元件，所述上部元件连接至所述外壳并且被配置为覆盖所述内部腔，其中所述上部元件的底表面的仅一部分连接至所述外壳，以允许所述上部元件基于施加的力而弯曲；和
力感测开关，所述力感测开关被设置在所述内部腔中，其中所述力感测开关包括：
弹片开关，所述弹片开关被设置在可挠曲梁的顶表面上方；和
应变仪，所述应变仪被设置在所述可挠曲梁的表面上方。
2.根据权利要求1所述的遥控设备，其中所述上部元件的顶表面包括至少两个不同的摩擦接合表面，其中至少一个摩擦接合表面包括纹理化表面，并且所述力感测开关被定位在所述纹理化表面下方。
3.根据权利要求1所述的遥控设备，其中所述上部元件的位于所述第二表面下方的仅底表面附连到所述外壳，使得第一纹理化表面响应于施加的力而弯曲。
4.根据权利要求1所述的遥控设备，还包括操作地连接到所述弹片开关的处理设备。
5.根据权利要求4所述的遥控设备，其中所述应变仪操作地连接到所述处理设备。
6.根据权利要求5所述的遥控设备，还包括被设置在所述可挠曲梁的表面上方的至少一个附加应变仪，其中每个附加应变仪操作地连接到所述处理设备。
7.根据权利要求1所述的遥控设备，其中所述上部元件包括玻璃上部元件。
8.根据权利要求1所述的遥控设备，还包括从所述侧壁向外延伸到所述内部腔中的边饰部，其中所述上部元件的位于所述第二表面下方的仅底表面附连到所述边饰部，使得所述第一纹理化表面基于施加的力而弯曲。
9.根据权利要求1所述的遥控设备，其中所述上部元件包括第二纹理化表面，并且输入设备被设置在所述内部腔中位于所述第二纹理化表面下方。
10.根据权利要求9所述的遥控设备，其中所述输入设备包括触控板。
11.根据权利要求9所述的遥控设备，其中所述输入设备包括触摸屏显示器组件，并且所述第二纹理化表面包括透明上部元件玻璃。
12.根据权利要求1所述的遥控设备，还包括被设置在穿过所述上部元件而形成的相应开口中的一个或多个输入按钮。
13.根据权利要求1所述的遥控设备，还包括被设置在所述内部腔中的一个或多个麦克风。
14.根据权利要求1所述的遥控设备，还包括形成在所述玻璃上部元件的下侧上位于所述第一纹理化表面下方的一个或多个紧固件，所述一个或多个紧固件被配置为与所述外壳机械地接合。
15.一种制备遥控设备的方法，包括：
在外壳的内部腔中提供力感测开关；以及
在所述内部腔上方提供上部元件，所述上部元件包括第二表面和至少一个纹理化表面，所述力感测开关被定位在第一纹理化表面下方。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述内部腔上方提供上部元件包括使上部元件的位于所述第二表面下方的仅底表面附连到所述外壳，使得所述第一纹理化表面基于施加的力而弯曲。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在所述外壳的所述内部腔中在第二纹理化表面下方提供输入设备；以及
在所述内部腔中提供操作地连接到所述力感测开关和所述输入设备的处理设备。
18.根据权利要求15所述的方法，其中在外壳的内部腔中提供力感测开关包括：
提供弹片开关和可挠曲梁，其中所述弹片开关被设置在所述可挠曲梁的顶表面上方，并且所述弹片开关包括被配置为在力被施加到所述第一纹理化表面时变形的可变形结构；以及
在所述可挠曲梁的表面上方提供应变仪。
19.一种制备遥控设备的玻璃上部元件的方法，所述方法包括：
将第一掩模材料施加到所述玻璃上部元件的顶表面，以限定不被所述第一掩模材料覆盖的第一表面和被所述第一掩模材料覆盖的第二表面；
通过蚀刻所述第一表面来制备第一纹理化表面；
移除所述第一掩模材料；以及
穿过所述玻璃上部元件来形成一个或多个开口，至少一个开口被配置为接收输入按钮。
20.根据权利要求19所述的方法，其中被配置为接收所述输入按钮的所述至少一个开口穿过所述玻璃上部元件的所述第二表面而形成。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括在所述玻璃上部元件的下侧上在所述第一纹理化表面下方形成至少一个紧固件。
22.根据权利要求19所述的方法，其中通过蚀刻所述第一表面来制备第一纹理化表面包括通过对所述第一表面进行喷砂来制备第一纹理化表面。
23.根据权利要求19所述的方法，其中通过蚀刻所述第一表面来制备第一纹理化表面包括通过对所述第一表面进行化学蚀刻来制备第一纹理化表面。
24.根据权利要求19所述的方法，还包括：
在形成所述一个或多个开口之前，
将第二掩模材料施加到所述玻璃上部元件的所述第二表面的区域，以限定不被所述第二掩模材料覆盖的第三表面；
通过蚀刻所述第三表面来制备第二纹理化表面；以及
移除所述第二掩模材料。
25.一种用于在遥控设备的玻璃上部元件的表面中产生粗糙度的方法，所述方法包括：
通过利用玻璃珠和液体的混合物来研磨性地蚀刻所述玻璃上部元件的所述表面的一部分来在所述一部分中产生所述粗糙度；以及
对所述一部分进行抛光，以修改所述玻璃上部元件的所述表面的所述一部分的所述粗糙度。
26.一种遥控设备，包括：
外壳，所述外壳包括底表面，所述底表面耦接至从所述底表面向上延伸的邻接侧壁以形成内部腔；
上部元件，所述上部元件连接至所述外壳并且被配置为覆盖所述内部腔，其中所述上部元件的底表面的仅一部分连接至所述外壳，以允许所述上部元件基于施加的力而弯曲；和
力感测开关，所述力感测开关被设置在所述内部腔中，其中所述力感测开关包括：
可挠曲梁；
弹片开关，所述弹片开关被设置在所述可挠曲梁的顶表面上方；和
电极，所述电极被设置在所述可挠曲梁的底表面下方，其中所述可挠曲梁的所述底表面和所述电极形成电容式感测元件。
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