DE102020210830A1

DE102020210830A1 - Dehnungserfassende tastenmembran

Info

Publication number: DE102020210830A1
Application number: DE102020210830.7A
Authority: DE
Inventors: Chia Chi Wu; Michael Vosgueritchian; Ming Gao; Nan Chen; Vyom Sharma; Wenhao Wang
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2021-04-01
Also published as: JP7079295B2; CN112583396B; US20230298834A1; KR20210037528A; US20210098210A1; JP2022122904A; US11942285B2; JP2021057020A; CN112583396A; US11501933B2; KR102414586B1; KR102518340B1; KR20220092481A

Abstract

Eine elektronische Vorrichtung weist eine Tastatur mit einer innenliegenden Membran auf. Die Membran weist einen Satz von Dehnungsmessstreifen auf, die so konfiguriert sind, dass sie auf einen Tastendruck ansprechen, wie wenn eine zusammenklappbare Kuppel in Kontakt mit der Membran zusammenklappt. Die Dehnungsmessstreifen sind in einer Wheatstone-Halbbrückenkonfiguration verbunden und auf der Membran positioniert, um Temperatureinflüsse und eine subtile Durchbiegung der Membran zu begrenzen. Die Dehnungsmessstreifen sind auch konfiguriert, um ein Erkennen eines Widerstandsdifferentials zu vergrößern, wenn auf eine Tastenkappe mit ausreichender Kraft gedrückt wird.

Description

GEBIET
Die beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Tastaturstrukturen für elektronische Vorrichtungen. Insbesondere beziehen sich die vorliegenden Ausführungsformen auf dehnungsempfindliche Membranstrukturen für Tastaturen.
STAND DER TECHNIK
Es wird in der Industrie immer wünschenswerter, die Größe und Dicke von verschiedenen elektronischen Vorrichtungen wie Laptop-Computern, Tastaturen und verwandten Geräten und Zubehörteilen zu reduzieren. Dabei versuchen Vorrichtungsdesigner, die Größe und Anzahl von Komponenten in Tastaturen und anderen Eingabevorrichtungen zu reduzieren, während sie ihre Festigkeit, Betriebslebensdauer und Zuverlässigkeit bewahren.
Wenn bestimmte Typen von Tastaturteilen jedoch miniaturisiert oder dünner gemacht werden, kann ihre Steifigkeit verringert werden, und ihre Anfälligkeit für Beschädigung oder Verunreinigungen kann negativ erhöht werden. Einige Teile können nicht miniaturisiert oder anderweitig im Hinblick auf die Dicke reduziert werden, während der gewünschte Tastenweg und das gewünschte Tastengefühl beibehalten werden. Darüber hinaus sind viele Tastaturen im Hinblick auf die Eingabearten, die sie bereitstellen können, eingeschränkt. Typische Tastaturen stellen nur ein einziges Ein- oder Aus-Signal an eine Steuerung bereit, während andere Eingabevorrichtungen wie Touchpads und Touchscreens eine dynamischere Eingabe bereitstellen können. Es besteht daher ein ständiger Bedarf an Verbesserungen der Wirksamkeit von Tastaturstrukturen.
KURZDARS TELLUNG
Ein Gesichtspunkt der Offenbarung betrifft eine Tastatur mit einer Basis, einer Tastenkappe, die konfiguriert ist, um sich relativ zu der Basis entlang einer Achse zu verschieben, und einer Membranschicht, die zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert ist. Die Membranschicht kann eine flexible Folie, einen ersten Dehnungsmessstreifen, der auf der flexiblen Folie zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert ist, wobei der erste Dehnungsmessstreifen mit der Achse ausgerichtet ist, einen zweiten Dehnungsmessstreifen, der auf der flexiblen Folie zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert ist, wobei der zweite Dehnungsmessstreifen von der Achse beabstandet ist, und einen Leiter einschließen, der auf der flexiblen Folie positioniert ist und den ersten und den zweiten Dehnungsmessstreifen in einer Halbbrückenkonfiguration verbindet.
In einigen Ausführungsformen weist der erste Dehnungsmessstreifen einen ersten ungespannten Widerstand auf und der zweite Dehnungsmessstreifen weist einen zweiten ungespannten Widerstand auf, und die Tastatur umfasst ferner einen mechanischen Träger, der die Tastenkappe mit der Basis verbindet, und einen dritten Dehnungsmessstreifen, der auf der flexiblen Folie zwischen der Tastenkappe und der Basis an einer Position gegenüber dem ersten Dehnungsmessstreifen relativ zu dem zweiten Dehnungsmessstreifen positioniert ist, wobei der dritte Dehnungsmessstreifen einen dritten ungespannten Widerstand aufweist, wobei der zweite ungespannte Widerstand gleich dem dritten ungespannten Widerstand ist und der erste ungespannte Widerstand gleich einer Summe des zweiten und dritten ungespannten Widerstands ist. Die Tastatur kann auch eine zusammenklappbare Kuppel aufweisen, die vertikal mit dem ersten, zweiten und dritten Dehnungsmessstreifen ausgerichtet ist, und die zusammenklappbare Kuppel kann konfiguriert sein, zusammenzuklappen, um den ersten Dehnungsmessstreifen mehr als den zweiten oder dritten Dehnungsmessstreifen auszulenken.
Die flexible Folie kann eine der Tastenkappe zugewandte Oberfläche umfassen, wobei der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen beide auf der Tastenkappe zugewandten Oberfläche positioniert sind. Der erste Dehnungsmessstreifen kann eine erste primäre Spannungsachse umfassen und der zweite Dehnungsmessstreifen umfasst eine zweite primäre Spannungsachse, wobei die erste und die zweite primäre Spannungsachse parallel sind. Die Basis kann eine Aussparung oder Öffnung umfassen, die mit der Achse ausgerichtet ist, wobei der erste Dehnungsmessstreifen in die Aussparung oder Öffnung auslenkbar ist. Die Basis kann eine Aussparung oder Öffnung umfassen, die vertikal mit der Tastenkappe ausgerichtet ist, wobei der zweite Dehnungsmessstreifen auf der flexiblen Folie beabstandet von der Aussparung oder Öffnung positioniert ist. Die Tastatur kann ferner einen dritten Dehnungsmessstreifen umfassen, der auf der flexiblen Folie zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert ist. Eine zusammenklappbare Kuppel kann zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert sein und kann konfiguriert sein, um den ersten Dehnungsmessstreifen beim Zusammenklappen auszulenken.
In einem anderen Gesichtspunkt der Offenbarung wird eine Tastatur bereitgestellt, die eine Basisstruktur, eine Tastenkappe, eine Membran, die zwischen der Basisstruktur und der Tastenkappe positioniert ist, einen ersten Piezowiderstand, einen zweiten Piezowiderstand und einen dritten Piezowiderstand, die auf der Membran zwischen der Tastenkappe und der Basisstruktur positioniert sind, wobei der zweite und der dritte Piezowiderstand symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Piezowiderstands positioniert sind, und ein leitfähiges Material umfasst, das konfiguriert ist, um den ersten, den zweiten und den dritten Piezowiderstand mit einer Spannungsquelle und mit einer Spannungsmessvorrichtung zu verbinden.
In einigen Konfigurationen kann die Tastenkappe konfiguriert sein, sich relativ zu der Basisstruktur zu bewegen und den ersten Piezowiderstand relativ zu dem zweiten und dritten Piezowiderstand auszulenken, wobei die Auslenkung des ersten Piezowiderstands relativ zu dem zweiten und dritten Piezowiderstand konfiguriert ist, eine Schwellenspannung an der Spannungsmessvorrichtung zu erzeugen. Die Tastatur kann auch eine zusammenklappbare Kuppel umfassen, wobei der zweite und der dritte Piezowiderstand zwischen der zusammenklappbaren Kuppel und der Basisstruktur positioniert sind. Die zusammenklappbare Kuppel kann konfiguriert sein, um sich zwischen einer ersten stabilen Position außer Kontakt mit einer Stelle des ersten Piezowiderstands auf der Membran und einer zweiten stabilen Position in Kontakt mit der Stelle des ersten Piezowiderstands auf der Membran zu bewegen.
Der erste, zweite und dritte Piezowiderstand können durch das leitfähige Material in Reihe verbunden sein. Das leitfähige Material und der erste, zweite und dritte Piezowiderstand können beim Verbinden mit der Spannungsquelle und der Spannungsmessvorrichtung eine Halbbrückenschaltung bilden.
Die Tastatur kann auch einen mechanischen Träger umfassen, der an der Tastenkappe befestigt ist, wobei die Membran einen Satz von mechanischen Träger Öffnungen zwischen der Tastenkappe und der Basisstruktur umfasst. Der Satz von mechanischen Trägeröffnungen kann sich parallel zu einer Belastungsachse des ersten Piezowiderstands erstrecken. Ein ungespannter Widerstand des ersten Piezowiderstands kann gleich einer Summe von ungespannten Widerständen des zweiten und dritten Piezowiderstands sein.
Noch ein weiterer Gesichtspunkt der Offenbarung betrifft eine Membran für eine Tastatur, wobei die Membran ein flexibles Substrat mit einer Oberfläche, einen Satz von Dehnungsmessstreifen, die auf der Oberfläche positioniert sind, einen Satz von Leiterbahnen, die auf der Oberfläche positioniert sind und den Satz von Dehnungsmessstreifen mindestens teilweise überlappen, und eine Tastenkappe, die vertikal außerhalb des Satzes von Dehnungsmessstreifen liegt, umfasst.
In einigen Ausführungsformen kann die Membran ferner eine Deckschicht umfassen, die zwischen dem Satz von Leiterbahnen und der Tastenkappe positioniert ist. Die Membran kann auf einer relativ starren Schicht befestigt sein, und mindestens ein Dehnungsmessstreifen des Satzes von Dehnungsmessstreifen kann auf eine Öffnung in der relativ starren Schicht ausgerichtet sein. Eine Isolierschicht kann auch zwischen mindestens einer Leiterbahn des Satzes von Leiterbahnen und mindestens einer zusätzlichen Leiterbahn, die mindestens eine Leiterbahn des Satzes von Leiterbahnen überlappt, positioniert sein.
Figurenliste
Die Offenbarung wird leicht durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche strukturelle Elemente bezeichnen, und in denen:

1 eine isometrische Ansicht einer elektronischen Vorrichtung zeigt.
2 eine auseinandergezogene Ansicht einer Tastatur der elektronischen Vorrichtung von 1 zeigt.
3 eine isometrische Schnittansicht einer Tastenanordnung der Tastatur von 2 ist.
4 eine Draufsicht eines Satzes von Dehnungsmessstreifen auf einer Membran einer Tastatur ist.
5 ein Schaltbild eines Satzes von Dehnungsmessstreifen ist, die in einer Membran einer Tastatur verwendet werden.
6 eine Draufsicht eines Satzes von Dehnungsmessstreifen auf einer Membran einer Tastatur gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
7 eine Schnittansicht der Membran von 6 durch die Schnittlinien 7-7 ist.
8 eine zweite Ansicht der Membran von 6 durch die Schnittlinien 8-8 ist.
9 eine grafische Darstellung der Eingabekraft und der Spannungsantwort eines zentralen Tastendrucks auf eine Schaltung einer Tastaturmembran im Zeitverlauf ist.
10 eine grafische Darstellung der Eingabekraft und der Spannungsantwort verschiedener außermittiger Tastendrücke auf eine Schaltung einer Tastaturmembran im Zeitverlauf ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun detailliert auf stellvertretende Ausführungsformen Bezug genommen, die in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Es sollte verstanden werden, dass die folgenden Beschreibungen nicht als die Ausführungsformen auf eine einzige bevorzugte Ausführungsform einschränkend beabsichtigt sind. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudecken, wie sie innerhalb des Geistes und Umfangs der beschriebenen Ausführungsformen eingeschlossen sein können, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert sind.
Die folgende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Eingabevorrichtungen für elektronische Vorrichtungen und genauer auf Tastaturanordnungen mit reduzierten Dicken.
In einer Tastaturanordnung kann eine Schaltmembran verwendet werden, die eine elektrische Konnektivität zwischen den Tastenschaltern und einer Tastatursteuerung bereitstellt. Die Membran kann daher Leiterbahnen und Verbinder aufweisen, die beim Drücken einer Tastenkappe durch den Benutzer ein- und ausrasten. Bei einigen dieser Membranen werden mehrere Schichten aus leitfähigen Materialien verwendet.
Wenn eine Tastenkappe gedrückt wird, wird ein leitfähiger Teil einer Schicht in Kontakt mit einem anderen leitfähigen Teil auf einer anderen Schicht gedrückt, wodurch eine elektrische Verbindung hergestellt wird, die von der Steuerung erkannt wird. Beim Loslassen der Taste unterbrechen die Leiter ihre Verbindung, und die Steuerung erkennt diese Unterbrechung. Um die Schichten in Kontakt zu bringen, muss eine ausreichende nach unten gerichtete Kraft auf die Membran aufgebracht werden. Mit der Zeit kann die Zuverlässigkeit der Herstellung der elektrischen Verbindung abnehmen.
Tastaturmembranen sind anfällig für Chemikalien und Flüssigkeiten, die den Klebstoff, der die Schichten zusammenhält, zersetzen. Feuchtigkeit kann über Entlüftungskanäle in die Membran gelangen und Silber oder andere metallische Leiter in der Membran korrodieren. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können dabei helfen, diese Probleme zu mildern und dadurch die Lebensdauer einer Tastaturmembran zu verlängern, während sie auch ihre Dicke reduziert und jedem Tastenschalter neue Erfassungsfähigkeiten hinzufügt.
Ein Gesichtspunkt der Offenbarung bezieht sich auf die Verwendung eines druckbaren piezoresistiven Polymermaterials, um eine Halbbrücken-Dehnungsmessstreifenanordnung zu erzeugen, die Tastenverbindungsherstellungs- und -unterbrechungsereignisse erkennen kann. Jede Tastenanordnung kann eine unter der Taste sitzende Wheatstone-Halbbrücken-Dehnungsmessstreifenanordnung aufweisen. Die Halbbrücke kann einen Satz von Streifen aus piezoresistivem Material einschließen, wobei ein erster Abschnitt der Streifen einen gleichen Widerstand wie ein zweiter Abschnitt davon aufweist. Der erste Abschnitt kann in zwei piezoresistive Dehnungsmessstreifen aufgeteilt sein, die symmetrisch auf den Seiten eines einzigen weiteren piezoresistiven Dehnungsmessstreifens in der Halbbrücke angeordnet sind.
Wenn eine zusammenklappbare Kuppel durch den Benutzer (z. B. durch einen Tastendruck) zusammengeklappt wird, kann die Kuppel mit einem Piezowiderstand der Halbbrücke (z. B. dem zweiten Abschnitt der Streifen) in Kontakt kommen und kann die Dehnung dieses Piezowiderstands in einer Weise beeinflussen, die ausreicht, um die Menge an Kraft zu erkennen, die auf die Tastenkappe ausgeübt wird. Die Kraft kann als in der Halbbrücke gemessene Spannung erkannt werden, wobei die Spannung anzeigen kann, ob die Tastenkappe gedrückt wurde oder nicht. Eine ausreichende Kraft, die auf die Tastenkappe ausgeübt wird, kann als ein Tasten-„Verbindungsherstellungs“-Ereignis erkannt werden, wenn sich der Widerstand des zentralen Piezowiderstands relativ zu dem kollektiven Widerstand peripherer Piezowiderstände über einen Schwellenwert hinaus verändert, und eine unzureichende Kraft kann als ein Tasten-„Verbindungsunterbrechungs“-Ereignis erkannt werden, wobei sich der zentrale Widerstand nicht ausreichend von dem kombinierten Widerstand der peripheren Piezowiderstände unterscheidet. Auf diese Weise muss sich leitfähiges Material nicht zwischen kontaktierenden oder nicht kontaktierenden Positionen bewegen, um eine Verbindungsherstellung oder Verbindungsunterbrechung der Taste zu erkennen. Eine Entlüftung ist nicht erforderlich, sodass die Membran vollständig gegen Schmutz, Kondensation, Verschütten und andere problematische eindringende Materialien abgedichtet werden kann, wodurch ihre Lebensdauer und Zuverlässigkeit verlängert wird.
Da sich die Leiter nicht relativ zu der Membran bewegen müssen, auf der sie angeordnet sind, und da die Dehnungsmessstreifen und Halbbrücken im Wesentlichen in einer einzigen Schicht angeordnet werden können, kann die Gesamtdicke der Membran wesentlich verringert werden. Die gesamte Tastatur oder eine andere elektronische Vorrichtung, die die Membran implementiert, kann daher eine verringerte Dicke und ein verringertes Gewicht aufweisen.
Außerdem kann die Tastatur eine Berührungs- oder Kraftempfindlichkeit basierend auf der Dehnung und der erkannten Spannung von einer Halbbrücke aufweisen. Die Tastatur kann daher eine individuell anpassbare Spannungsschwelle aufweisen, bei der die Steuerung einen „Verbindungsherstellungs“-Zustand (d. h. einen Zustand, der anzeigt, dass die Taste von einem Benutzer aktiviert ist) anstelle eines „Verbindungsunterbrechungs“-Zustands (d. h. einen Zustand, der anzeigt, dass die Taste nicht aktiviert ist) erkennen kann. Benutzer mit einer stärkeren Tastendruckkraft können ihre Tastatur mit einer höheren erforderlichen Kraft/Spannung/Widerstandsdifferenzschwelle einstellen, Benutzer mit einer leichteren Tastendruckkraft können eine niedrigere Schwelle haben. Außerdem können variierende Grade der Eingabekraft erkannt werden, wobei die Größe oder relative Größe der Eingabekraft umgewandelt werden kann, da sie mit der Größe der Spannung in Beziehung steht, die durch die Dehnungsmessstreifen beim Tastendruck erzeugt wird.
Ausführungsformen eines dehnungserfassenden Schalters können einen binären Betrieb aufweisen, wobei das System konfiguriert ist, um basierend auf der auf eine Taste ausgeübten Kraft diskret „Ein“- oder „Verbindungsherstellungs“- oder „Aus-“ oder „Verbindungsunterbrechungs“-Zustände zu erkennen. Alternativ können einige Ausführungsformen einen trinären (oder nicht-binären) Betrieb aufweisen, wobei das System einen „Aus“- oder „Verbindungsunterbrechungs“-Zustand gegenüber zwei (oder mehreren) verschiedenen „Ein“- oder „Verbindungsherstellungs“-Zuständen erkennt. Jeder der „Verbindungsherstellungs“-Zustände kann unterschiedlichen Mengen an Kraft entsprechen, die auf die Taste ausgeübt wird (d. h. einem härteren Druck gegenüber einem leichteren Druck), oder Mustern oder Charakteristiken von zwei unterschiedlichen Kräften, die auf die Tasten ausgeübt werden (d. h. einem langen Druck gegenüber einem kurzen Druck, oder einer hochfrequenten Reihe von Tippbewegungen gegenüber einer einzigen Tippbewegung), und eine Steuerung, die Signale von der Taste empfängt, kann basierend darauf, welche Art von „Verbindungsherstellungs“-Zustand erkannt wird, unterschiedlich arbeiten. Darüber hinaus können manche Ausführungsformen einen analogen oder kontinuierlichen Betrieb aufweisen, wobei ein großer (sogar unendlicher) Satz von „Verbindungsherstellungs“-Zuständen erkannt werden kann, wenn Kräfte über einer bestimmten Mindestschwellenkraft auf die Teste ausgeübt werden. Kontinuierliche Änderungen der Kraft, die auf eine Taste ausgeübt wird, können eine kontinuierliche Änderung des Betriebs der Tastatursteuerung (z. B. einer verbundenen elektronischen Vorrichtung), wie durch kontinuierliches Ändern einer Grafik, die als Reaktion auf den Tastendruck angezeigt wird (z. B. Ändern ihrer Opazität, Größe oder Animation auf der Anzeige), verursachen.
Diese und weitere Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren erörtert. Für den Fachmann wird jedoch leicht ersichtlich sein, dass die hierin in Hinblick auf diese Figuren gegebene detaillierte Beschreibung nur erklärenden Zwecken dient und nicht als einschränkend aufgefasst werden soll.
1 stellt eine elektronische Vorrichtung 100 einschließlich einer Tastatur 102 dar. Die Tastatur 102 schließt Tasten oder Tastenanordnungen mit Tastenkappen 103 oder Tastenschaltflächen ein, die sich bewegen, wenn sie von einem Benutzer heruntergedrückt werden. Die elektronische Vorrichtung 100 kann auch einen Anzeigebildschirm 106, ein Trackpad 108 oder eine andere Zeigevorrichtung und interne elektronische Komponenten einschließen, die in einem Notebook/Laptop-Computer (z. B. einem Prozessor, einer elektronischen Speichervorrichtung, einer elektronischen Datenspeichervorrichtung und anderen Computerkomponenten; nicht gezeigt) verwendet werden. Der Anzeigebildschirm 106 kann auf einem Abschnitt des Gehäuses 104 positioniert sein, der so konfiguriert ist, dass er sich relativ zur Tastatur 102 aufrecht erstreckt. Das Trackpad 108 kann auf dem Gehäuse 104 neben der Tastatur 102 auf einer Seite der Tastatur 102 gegenüber dem Anzeigebildschirm 106 positioniert sein.
Obwohl die elektronische Vorrichtung 100 von 1 ein Notebook/Laptop-Computer ist, ist es ohne Weiteres ersichtlich, dass Merkmale und Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung, die in Verbindung mit dem Notebook-Computer beschrieben sind, in verschiedenen anderen Vorrichtungen angewendet werden können. Diese anderen Vorrichtungen können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Personalcomputer (einschließlich zum Beispiel Computer-„Türme“, „All-in-one“-Computer, Computer-Workstations und verwandte Vorrichtungen) und verwandte Zubehörteile, Tablet-Computer, Lautsprecher, grafischen Tablets und grafischen Eingabestifte/Stifte, Uhren, Headsets, anderen tragbaren Vorrichtungen und verwandte Zubehörteile, Fahrzeuge und verwandte Zubehörteile, Netzwerkausrüstung, Server, Bildschirme, Anzeigen und Monitore, Fotografie- und Videografieausrüstung und verwandten Zubehörteile, Drucker, Scanner, Medienwiedergabevorrichtungen und verwandtes Zubehör, Ferngeräte, Kopfhörer, Ohrhörer, Vorrichtungsladegeräte, Computermäuse, Trackballs und Touchpads, Verkaufsstellenausrüstung, Gehäuse, Halterungen und Ständer für elektronische Vorrichtungen, Steuerungen für Spiele, ferngesteuerte (RC) Fahrzeuge/Drohnen, Augmented-Reality-Vorrichtungen (AR-Vorrichtungen), Virtual-Reality-Vorrichtungen (VR-Vorrichtungen), Hausautomatisierungsausrüstung und jede andere elektronische Vorrichtung, die menschliche Eingaben verwendet, sendet oder empfängt, einschließen. Somit stellt die vorliegende Offenbarung veranschaulichende und nicht einschränkende Beispiele der Arten von Vorrichtungen bereit, die Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung implementieren und anwenden können.
Die Tastatur 102 kann einen Satz von zusammengesetzten Komponenten einschließen, die jeder Taste entsprechen. Die Anordnung dieser Komponenten kann aufgrund ihrer im Wesentlichen geschichteten oder gestapelten Konfiguration als „Stack up“ bezeichnet werden. 2 veranschaulicht eine auseinandergezogene Ansicht einer Tastaturanordnung 200, die als Teil einer elektronischen Vorrichtung wie einer peripheren Tastatureingabevorrichtung oder einer eingebauten Tastatur (z. B. 102) für einen Laptop (z. B. Vorrichtung 100), Tablet-Computer, tragbare elektronische Vorrichtung, Computerzubehör oder eine andere Computerkomponente implementiert sein kann. Die Tastaturanordnung 200 kann einen Satz von Tastenkappen 201 aufweisen, wobei mindestens eine in Verbindung mit jeder Taste oder Schaltfläche der Tastatur verwendet wird. Eine oder mehrere Schalterstrukturen 202 (z. B. zusammenklappbare Kuppeln, Federn oder andere Vorspannvorrichtungen) können unter den Tastenkappen 201 positioniert sein. In einigen Fällen können die Schalterstrukturen 202 als Folie (z. B. eine flexible Kuppelfolie) miteinander verbunden sein. Eine Membran 204 kann unter den Schalterstrukturen 202 positioniert sein, und eine Basisschicht 206 kann unter der Membran 204 positioniert sein. Die Basisschicht 206 kann einen Satz von Aussparungen, Öffnungen oder Spalten (z. B. 208) umfassen, die mit jeder der Schalterstrukturen 202 ausgerichtet sind.
Die Membran 204 kann eine untere Schicht 210, einen Satz von Dehnungsmessstreifen 212, die auf der unteren Schicht 210 positioniert sind, einen Satz von Leiterbahnen 214 (siehe auch 4), die auf der unteren Schicht 210 positioniert sind und den Satz von Dehnungsmessstreifen 212 mit einem Eingabe-Ausgabe-Verbinder oder einer Tastatursteuerung (nicht gezeigt) verbinden, und eine Maskenschicht 216, die sich auf den Dehnungsmessstreifen 212 und Leiterbahnen 214 befindet, umfassen. Siehe 2 bis 4 und 6 bis 8. Die untere Schicht 210 kann ein flexibles oder im Wesentlichen starres Material umfassen, wie Polyethylenterephthalat (PET). Die untere Schicht 210 und die Maskenschicht 216 können transparente oder transluzente Materialien umfassen, um eine Lichtdurchlässigkeit durch die Membran 204 zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann eine Lichtquelle (nicht gezeigt) mit der Membran verbunden sein, um Licht an eine Unterseite der Tastenkappe 201 bereitzustellen, wodurch ein Symbol, Zeichen oder ein anderer Abschnitt der Tastenkappe 201 beleuchtet wird. In einigen Ausführungsformen kann die Lichtquelle in die Membran 204 integriert sein, über der Membran positioniert sein oder unter der Membran positioniert sein, wobei Licht von der Lichtquelle durch die Membran 204 zur Tastenkappe 201 gelangt.
3 zeigt eine Schnittansicht einer der Tastenanordnungen 300 in der Tastaturanordnung 200. In der Tastenanordnung 300 umfasst die Schalterstruktur 202 einen oberen Abschnitt 302, der relativ zu einem Basisabschnitt 304 vertikal beweglich ist, der an der Membran 204 angebracht ist oder mit dieser in Kontakt steht. Ein Wandabschnitt 306 kann den oberen und den unteren Abschnitt 302, 304 in einer im Allgemeinen konischen oder kuppelartigen Form verbinden. Der obere Abschnitt 302 kann einen inneren, sich nach unten erstreckenden Vorsprung 308 aufweisen, der sich in den hohlen inneren Hohlraum erstreckt, der durch den oberen Abschnitt 302 und den Wandabschnitt 306 gebildet ist und der Membran 204 zugewandt ist. Durch Zusammendrücken der Schalterstruktur 202 kann der Vorsprung 308 an einem Dehnungsmessstreifen 400 mit der Membran 204 in Kontakt gebracht werden.
4 zeigt eine Draufsicht auf die Membran 204 auf der Basisschicht 206 unterhalb der Schalterstruktur 202 von 3. In dieser Ansicht ist der Außenumfang der Schalterstruktur 202 als gestrichelte Linie und der Außenumfang der Öffnung 208 als gestrichelte Linie dargestellt. Ein Satz von Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 ist in der Membran 204 und unterhalb der Schalterstruktur 202 elektrisch miteinander verbunden. Die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 können Piezowiderstände sein oder piezoresistives Material umfassen, wie eine kohlenstoffbasierte Tinte oder ein anderes Material, das eine geringe thermische Empfindlichkeit (d. h. thermische Ausdehnung oder Kontraktion) aufweist. Dementsprechend kann sich der Widerstand der Dehnungsmessstreifen als Reaktion auf Änderungen der in den Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 vorhandenen Dehnung ändern.
5 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild, wie die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 miteinander verbunden sind. In diesem Schaltbild sind die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 in einer Wheatstone-Halbbrückenschaltung verbunden, die von einem Signalgenerator V_DD mit einer Ansteuerspannung versorgt wird und mit einem Spannungsmesser Vo und Masse verbunden ist. Der Spannungsmesser V_o kann zwischen Dehnungsmessstreifen 400 und 402 verbunden sein. Die Dehnungsmessstreifen 402 und 404 können den gleichen ungespannten Widerstand aufweisen, und die Summe des ungespannten Gesamtwiderstands der Dehnungsmessstreifen 402 und 404 kann gleich dem ungespannten Widerstand des Dehnungsmessstreifens 400 sein. Wie hier verwendet, sind die Dehnungsmessstreifen „ungespannt“, wenn sie sich in Ruhe befinden und nicht durch den Benutzer oder durch Bewegung der Schalterstruktur 202 betätigt werden. Dementsprechend bezieht sich ihr „ungespannter Widerstand“ auf ihren Widerstand, wenn sich die Tastenkappe 103 und die Schalterstruktur 202 in einer angehobenen, nicht gedrückten Position befinden.
Aufgrund der Art der Halbbrückenkonfiguration kann eine Änderung des Widerstands des Dehnungsmessstreifens 400 als Spannungsänderung, gemessen durch den Spannungsmesser V_o, erkannt werden. Außerdem kann eine Änderung des Widerstands in allen drei Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 zu einer geringen oder keiner Änderung der Spannung führen, wie durch den Spannungsmesser V_o gemessen, wenn sich der Widerstand auf jeder Seite des Messpunkts 500 im Wesentlichen gleich ändert. Das am Spannungsmesser V_o erzeugte Signal kann linear mit der auf die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 ausgeübten Kraft in Beziehung stehen, da die ausgeübte Kraft die Dehnung und den Widerstand in den Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 linear ändert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 sind die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 unterhalb und innerhalb des Umfangs der Schalterstruktur 202 positioniert. Der zentrale Dehnungsmessstreifen 400 kann vertikal mit der Mitte der Schalterstruktur 202 und der Öffnung 208 der Basisschicht 206 ausgerichtet sein. Die peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 können auf der Membran 204 radial außerhalb und nicht überlappend mit der Öffnung 208 positioniert sein, während sie sich noch unter der Schalterstruktur 202 befinden. Die peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 können auch symmetrisch vom zentralen Dehnungsmessstreifen 400 beabstandet sein.
Auf diese Weise befinden sich die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 in unmittelbarer Nähe zueinander in der elektronischen Vorrichtung und innerhalb der Tastatur 102. Sie können daher eine ungefähr gleiche Innentemperatur aufweisen, und sie sind im Wesentlichen gleichen Vorspannkräften (und Dehnung) ausgesetzt, wenn die Schalterstruktur 202 nicht zusammengeklappt ist und wenn der Vorsprung 308 oder der obere Abschnitt 302 nicht in Kontakt mit der Membran 204 stehen. Außerdem sind sie nicht durch große Abstände oder durch große Längen von Leiterbahnen 214 voneinander getrennt. Aus diesem Grund kann die Spannungsmessung am Spannungsmesser 408 bei nicht betätigter Tastenkappe 103 etwa Null sein, da der Widerstand des zentralen Dehnungsmessstreifens 400 gleich dem Gesamtwiderstand der peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 ist.
In einigen Ausführungsformen kann eine Anfangsspannungsmessung häufig durch die Steuerung erfasst werden (z. B. alle paar Sekunden), und die Anfangsspannung kann mit der angesteuerten Spannung verglichen werden. Immer dann, wenn die Größenspannungsmessung am Spannungsmesser 408 einen Schwellen-Minimalwert überschreitet, kann die Steuerung bestimmen, dass eine Taste gedrückt wurde. Daher kann der gemessene Spannungspegel für eine nicht gedrückte Taste mit der Temperatur oder anderen Bedingungen variieren, während dem System weiterhin ermöglicht wird, zu bestimmen, wann die Taste gedrückt wird.
Wenn eine Tastenkappe 103 gedrückt wird, kann die Schalterstruktur 202 so konfiguriert sein, dass sie in Kontakt mit dem zentralen Dehnungsmessstreifen 400 zusammenklappt. Der Kontakt mit dem zentralen Dehnungsmessstreifen 400 kann bewirken, dass sich dieser mit der unteren Schicht 210 mindestens geringfügig nach unten in die Öffnung 208 biegt, wodurch eine Dehnung im zentralen Dehnungsmessstreifen 400 im Vergleich zu den peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 erhöht wird. Die Dehnung in den peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 kann sich auch ändern, wenn die Schalterstruktur 202 zusammenklappt, jedoch kann die größere Größe und der größere Biegungsbetrag des zentralen Dehnungsmessstreifens 400 eine größere Änderung seiner Dehnung im Vergleich zu den peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 verursachen. Die Zunahme der Dehnung im zentralen Dehnungsmessstreifen 400 kann bewirken, dass dessen Widerstand über den kombinierten Widerstand der peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 hinaus zunimmt, selbst wenn der kombinierte Widerstand der peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 gleichzeitig in einem Ausmaß zunimmt. Dementsprechend kann eine Spannungsmessung am Voltmeter 408 ungleich null sein, wenn die Tastenkappe 103 betätigt wird. Siehe auch 9 und 10 und ihre diesbezüglichen Beschreibungen.
In manchen Ausführungsformen kann auf die Schalterstruktur 202 verzichtet werden. In solchen Fällen kann ein Kontakt zwischen der Unterseite der Tastenkappe 103 und der Membran 204 dazu führen, dass das System einen Tastendruck erkennt. Die Tastenkappe 103 kann durch eine andere elastische Komponente (z. B. einen komprimierbaren Körper oder eine Feder), die die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 nicht berührt, von der Membran 204 weg vorgespannt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine haptische Maschine (z. B. ein piezoelektrischer Motor) für eine oder mehrere Tasten bereitgestellt werden, wobei eine taktile Rückmeldung (z. B. ein Klick oder eine Vibration) an der Tastenkappe erzeugt werden kann, wenn die Tastenkappe mit ausreichender Kraft gedrückt wird.
Außerdem kann die Größe der Spannung am Voltmeter 408 proportional zur Größe der Kraft sein, die auf die Tastenkappe 103 ausgeübt wird. Zum Beispiel kann die Spannung linear mit der Größe der angelegten Kraft in Beziehung stehen. Dementsprechend kann die Tastenkappe 103 gedrückt werden, bis eine Schwellenspannung in der Membran 204 gemessen wird. Wenn dieser Schwellenwert erreicht ist, kann die Steuerung (die die Messungen des Voltmeters 408 empfängt oder der als Voltmeter 408 arbeitet) einen „Verbindungsherstellungs“-Zustand der Taste registrieren und somit bestimmen, dass die Taste gedrückt wurde. Siehe auch 9 und 10 und ihre diesbezüglichen Beschreibungen.
In einigen Ausführungsformen können mehrere verschiedene „Verbindungsherstellungs“-Zustände der Taste von der Steuerung ausgegeben werden. Zum Beispiel können verschiedene „Verbindungsherstellungs“-Zustände der Taste von der Steuerung basierend auf variierenden Größen der Spannung, die vom Voltmeter 408 gemessen wird, erkannt werden. Zum Beispiel kann für einen schwereren Typist, der mit mehr Kraft auf die Tastenkappen 103 drückt als ein durchschnittlicher Benutzer, die Steuerung konfiguriert sein, um eine „Verbindungsherstellung“ der Taste bereitzustellen, wenn vom Voltmeter 408 eine Spannung gemessen wird, die höher ist als die durchschnittliche Spannung. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung bei einem leichteren Typist konfiguriert sein, eine „Verbindungsherstellung“ der Taste bereitzustellen, wenn eine Spannung gemessen wird, die niedriger als der Durchschnitt ist. In einigen Ausführungsformen kann der Benutzer eine Eingabe an die Steuerung bereitstellen, um die Empfindlichkeit der Tastatur gegenüber Eingabekräften zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Benutzer eine Spannungsschwelle oder eine Kraft einer individuell angepassten „Verbindungsherstellung“ der Taste bestimmen und bereitstellen.
Außerdem kann die Steuerung in einigen Ausführungsformen konfiguriert sein, um mehrere unterschiedliche Signale als Reaktion auf mehrere unterschiedliche Niveaus von Eingabekräften zu erzeugen. Zum Beispiel kann das Drücken einer Tastenkappe 103 mit einer ersten, geringen Kraft bewirken, dass die Steuerung einen ersten Signaltyp bereitstellt, und das Drücken der Tastenkappe 103 mit einer zweiten, höheren Kraft kann bewirken, dass die Steuerung einen zweiten Signaltyp bereitstellt. Das erste Signal kann ein normales „Verbindungsherstellungs“-Signal der Taste (z. B. ein Kleinbuchstabe oder normaler Buchstabe) sein, und das zweite Signal kann ein anderes „Verbindungsherstellungs“-Signal der Taste (z. B. ein Großbuchstabe oder fettgedruckter Buchstabe) sein. In ähnlicher Weise können verschiedene Signale bewirken, dass die Tastatur verschiedene Arten von Eingaben (z. B. Buchstaben ggü. Zahlen oder andere Symbole) oder verschiedene Grade von Eingaben (z. B. die bewirken, dass eine Spielfigur geht ggü. läuft, oder die bewirken, dass sich die Lautstärke des Computers als Reaktion auf höhere Krafteingaben schneller ändert) erzeugt.
Wie in 6 gezeigt, kann die Tastaturanordnung 200 auch einen Satz von Tastenkappenstabilisatoren 600 (z. B. Scheren- oder Schmetterlingsgelenkstützmechanismen) einschließen, die konfiguriert sind, dazu beizutragen, dass die Tastenkappen 103 im Wesentlichen horizontal und parallel zur Basisschicht 206 bleiben, wenn die Tastenkappen 103 an einer Kante oder Ecke heruntergedrückt werden. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Membran 204 mit Öffnungen 602, durch die sich die Stabilisatoren 600 erstrecken können, um sich an der Basisschicht 206 zu befestigen. Zum Beispiel können Klammern 604 auf der Basisschicht 206 positioniert und schwenkbar an den Stabilisatoren 600 befestigt sein. Ähnliche Verbinder können auf der Unterseite der Tastenkappen 103 positioniert werden. Die Öffnungen 602 können längliche Formen aufweisen, wobei sie relativ verlängerte Abmessungen entlang einer Achse Y im Vergleich zu ihren Abmessungen entlang einer senkrechten Achse X aufweisen.
Ein Streifen 606 aus Membranmaterial kann die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 zwischen den Öffnungen 602 tragen. Der Streifen 606 kann sich über die Öffnung 208 in der Basisschicht 206 erstrecken. Die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 können parallel zueinander auf dem Streifen 606 und parallel zu einer Längsachse des Streifens 606 und parallel zu den Längsachsen (z. B. Achse Y) der Öffnungen 602 sein. Dementsprechend können die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 parallele primäre Spannungsachsen aufweisen, wobei die primären Spannungsachsen entlang der primären Biegerichtung des Streifens 606 definiert sind, wenn die Tastenkappe 103 gedrückt wird.
Wenn die Schalterstruktur 202 zusammenklappt, kann sie eine Dehnung im Streifen 606 (z. B. durch Dehnung im Streifen 606) erzeugen, die in Richtung der Längsachse Y des Streifens 606 größer ist als in Richtung der senkrechten Achse X. Dies kann durch das Vorhandensein der Öffnungen 602 beeinflusst werden, die ermöglichen, dass sich die Ränder des Streifens 606 an den Öffnungen 602 nach innen (d. h. in Richtung der Öffnung 208) biegen, wenn der zentrale Dehnungsmessstreifen 400 vorhanden ist, und die ermöglichen, dass sich die Membran 204 an der Öffnung 208 nach unten biegt. Dementsprechend kann die Membran 204 die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 aufweisen, die sich parallel zu den Rändern des Streifens 606 (d. h. den Rändern der Öffnungen 602) erstrecken, um das Ausmaß der Dehnung an den Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 zu maximieren und dadurch das Ausmaß der Dehnung und Widerstandsänderung in den Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 zu maximieren, wenn eine Taste gedrückt wird. Die Ausrichtung der Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 auf den Streifen 606 kann daher die Erkennung eines Tastendrucks (oder einer anderen Spannungsänderung) empfindlicher machen, da sie auf eine Belastungsachse des Streifens 606 (also parallel zur Achse Y) ausgerichtet sind. Die Belastungsachse kann die Biegehauptachse im Streifen 606 sein, wenn die Schalterstruktur 202 zusammenklappt.
Wie in 4 und 6 kann in einigen Ausführungsformen ein Satz Dioden 610, 612 zwischen Paaren der Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 positioniert sein. Die Dioden 610, 612 können verwendet werden, um ein Tasten-Ghosting an einer Steuerung der Tastatur 102 zu verhindern, indem eine Rückkopplung von Signalen verhindert wird und indem ermöglicht wird, dass mehrere Sätze von Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 (z. B. mehrere Tastenanordnungen in einer Spalte von Tasten) durch einen gemeinsamen Leiter miteinander verbunden werden, der zu der Steuerung führt.
4 und 6 bis 8 zeigen auch, wie Abschnitte der Membran 204 eine Isolatorschicht 700 zwischen einigen Segmenten der Leiterbahnen 214 umfassen können. 7 ist eine schematische Seitenschnittansicht der Membran 204 durch die Schnittlinien 7-7 in 6. 8 ist eine schematische Seitenschnittansicht der Membran 204 durch die Schnittlinien 8-8 in 6 und 7. Zum Beispiel kann die Isolatorschicht 700 an sich kreuzenden Übergängen 702 (siehe 4 und 6) auf der Membran 204 implementiert sein.
Um die Membran 204 zu konstruieren, können die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 auf die untere Schicht 210 aufgebracht oder daran befestigt werden. Zum Beispiel können die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 ein piezoresistives Material (z. B. ein piezoresistives Polymermaterial) umfassen, das auf die obere Oberfläche der unteren Schicht 210 geklebt, strahlgedruckt, siebgedruckt oder anderweitig befestigt ist. Wie in 7 gezeigt, können Dehnungsmessstreifen (z. B. 400) an der unteren Schicht 210 befestigt werden, ohne dass irgendwelche Komponenten zwischen der unteren Schicht 210 und dem Messmaterial dazwischen liegen. Auf diese Weise können die Bewegung und Dehnung in den Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 eng mit der Bewegung und Dehnung in der unteren Schicht 210 übereinstimmen.
Die Leiterbahnen 214 können auch auf der unteren Schicht 210 aufgebracht sein. In einigen Ausführungsformen umfassen die Leiterbahnen 214 ein Silber- oder ein ähnliches leitfähiges Material, das konfiguriert ist, um unter Verwendung eines Druck-, Ätz- oder verwandten Verfahrens auf die untere Schicht 210 aufgebracht zu werden. Die Leiterbahnen 214 können leitfähige Kontaktstellen 704 umfassen, die über den oberen Oberflächen der Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 aufgebracht sind (wie in 3, 4, 6 und 7) und die im Vergleich zu den linearen Spuren 214 in der Breite vergrößert sind. Einige der Leiterbahnen 214-a können mit Lücken in linearen Segmenten der Leiterbahnen aufgebracht werden, wo die Isolatorschicht 700 aufgebracht wird. In einigen Ausführungsformen können die Dioden 610, 612 auf die untere Schicht 210 oder auf die Leiterbahnen 214 gedruckt oder anderweitig angebracht oder abgeschieden werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Isolator/die Isolierschicht 700 dann auf die oberen Oberflächen der Leiterbahnen 214 oder leitfähigen Kontaktstellen 704 aufgebracht werden, die vertikal mit einer zweiten Leiterbahn überlappen (z. B. Leiterbahn 214-b, die sich mit Leiterbahn 214-a in 7 und 8 überlappt). Die Isolatorschicht 700 kann daher die untere Leiterbahn 214-a lokal von der oberen Leiterbahn 214-b isolieren, ohne die Membran 204 ganzflächig zu bedecken und dadurch zu verdicken. In einigen Konfigurationen kann sich die Isolatorschicht 700 über die gesamte obere Oberfläche der Membran 204 erstrecken, außer dort, wo obere Leiterbahnen 214-b mit den unteren Leiterbahnen 214-a verbunden werden müssen. Nach dem Aufbringen der Isolatorschicht 700 können die oberen Leiterbahnen 214-b auf die Isolatorschicht 700 aufgebracht werden und eine elektrische Verbindung zwischen Segmenten der Leiterbahnen 214 auf jeder Seite der Stellen der Isolatorschicht 700 herstellen.
Die Maskenschicht 216 kann auf die Oberseite aller unteren Schichten und Leiterbahnen aufgebracht werden, um die leitfähigen Materialien darin vor Beschädigung und Exposition zu schützen. Dementsprechend können die Leiterbahnen 214, Pads 704 und Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 alle innerhalb der Membran 204 versiegelt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Membran 204 fluiddicht sein und daher jeglichen Kontakt zwischen den leitfähigen Elementen der Membran 204 und jeglicher Flüssigkeit oder anderem Schmutz, der in die Tastatur 102 fällt, verhindern. Daher kann die Membran 204 eine verbesserte Beständigkeit und einen verbesserten Schutz gegen elektrischen Kurzschluss und verwandte Probleme aufweisen. Die Maskenschicht 216 kann ein Material ähnlich der unteren Schicht 210 umfassen.
Wenn keine Isolatorschichten 700 angeordnet sind, kann die Gesamtdicke der Membran 204 in einem Bereich von etwa 70 bis 200 Mikrometer, etwa 80 bis 100 Mikrometer oder etwa 91 Mikrometer liegen. Bei einer Isolatorschicht 700 und Leiterbahn 214-b kann die Gesamtdicke der Membran 204 in einem Bereich von etwa 100 bis 200 Mikrometer, etwa 110 bis 160 Mikrometer oder etwa 131 Mikrometer liegen. Dementsprechend kann die Gesamtdicke der Membran 204 wesentlich kleiner sein als die Gesamtdicke von mehrschichtigen Membranen, bei denen sich innere Leiter über einen Luftspalt hinweg biegen oder in Kontakt miteinander verschoben werden müssen. Aus diesem Grunde können Membranen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft in kleineren, dünneren Vorrichtungen verwendet werden, da weniger Platz für die Stapelung solcher Vorrichtungen für die Tastatur benötigt wird.
Der Prozess, mit dem die leitfähigen Kontaktstellen 704 auf die Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 aufgebracht werden, kann ein hochpräziser Prozess sein. Die Länge der Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 zwischen den leitfähigen Kontaktstellen 704 kann den Standard- oder ungespannten Widerstand der Messstreifen definieren. Dementsprechend können bei Lehren mit gleicher Dicke und Breite die Pads 704 symmetrisch auf den peripheren Messstreifen 402, 404 und auf eine Weise aufgebracht werden, die sicherstellt, dass jeder periphere Messstreifen eine gleiche Länge zwischen den Pads 704 aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass die peripheren Messstreifen 402, 404 jeweils den gleichen Widerstand und die gleiche Widerstandsänderung aufweisen, wenn sich die Schalterstruktur 202 bewegt und zusammenklappt. Die peripheren Messstreifen 402, 404 helfen dadurch auch dabei, Temperaturänderungen an der Membran 204 zu kompensieren, da sie in Widerstand und Größe gleich sind und da sie nahe beieinander liegen, während sie in Reihe miteinander und mit dem zentralen Dehnungsmessstreifen 400 liegen. Wenn der zentrale Dehnungsmessstreifen 400 die gleiche Breite und Dicke wie die peripheren Messstreifen 402, 404 aufweist, können die Pads 704 für den zentralen Messstreifen 400 entlang der doppelten Länge entlang des zentralen Messstreifens 400 im Vergleich zu der Länge zwischen den Pads 704 auf den peripheren Messstreifen 402, 404 beabstandet sein.
9 und 10 sind grafische Darstellungen der Eingabekraft und der gemessenen Spannungsantwort im Zeitverlauf während eines Tastendrucks. 9 zeigt Daten für einen Druck eines Benutzerinstruments in der Mitte einer Tastenkappe 103 (d. h. die Taste wird direkt über eine Schalterstruktur 202 gedrückt), und 10 zeigt einen Datensatz für einen Satz von mehreren verschiedenen Drücken des Benutzerinstruments an den Kanten und Ecken der Tastenkappe 103.
Wie in 9 gezeigt, befinden sich zum Zeitpunkt Null die Tastenkappe 103, die Schalterstruktur 202 und die Membran 204 im Ruhezustand. Es liegen keine angelegte Kraft und keine signifikante Ausgangsspannung vor, da ein gleiches Verhältnis des Widerstands des zentralen Dehnungsmessstreifens 400 zum Widerstand der peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404 besteht. Das System kann daher unter dieser Bedingung so kalibriert werden, dass die Ausgangsspannung auf etwa Null eingestellt wird.
Bei etwa 400 Millisekunden beginnt ein Tastendruck, wie durch den Anstieg der angelegten Kraft angezeigt. Aufgrund der Verformung der oberhalb der Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 angebrachten Schalterstruktur 202 beginnt auch die Ausgangsspannung anzusteigen. Die Ausgangsspannung ändert sich jedoch nicht drastisch und bleibt unter der Verbindungsherstellungs-Schwellenspannung der Taste, da die Schalterstruktur 202 jedem der Dehnungsmessstreifen 400, 402, 404 ungefähr eine gleiche Dehnung verleiht, wenn die Membran 204 auf die Verformung der Schalterstruktur 202 reagiert.
Wenn die Eingabekraft eine mittlere Hubspitze (d. h. eine taktile Spitzenkraft) bei etwa 600 Millisekunden erreicht, beginnt die Schalterstruktur 202, von ihrer ersten, angehobenen, stabilen Position in ihre zweite, heruntergedrückte, stabile Position zusammenzuklappen, wodurch die Kraft reduziert wird, die erforderlich ist, um die Tastenkappe 103 weiter nach unten zu bewegen. Bei etwa 950 Millisekunden kommt die Schalterstruktur 202 mit dem zentralen Dehnungsmessstreifen 400 in Kontakt. An diesem Punkt ändert sich die Ausgangsspannung signifikant, da der zentrale Dehnungsmessstreifen 400 signifikant stärker unter Dehnung steht als die peripheren Dehnungsmessstreifen 402, 404. Die Ausgangsspannung übersteigt daher erstmals die Verbindungsherstellungs-Schwellenspannung der Taste. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Krafteingabe auch drastisch zu, da das Benutzerinstrument und die Tastenkappe 103 nun die Schalterstruktur 202 gegen die Membran 204 drücken, während die Schalterstruktur 202 und die Membran 204 miteinander in Kontakt stehen.
Bei etwa 1300 Millisekunden wird die Kraft auf die Tastenkappe 103 reduziert, und die Schalterstruktur 202 beginnt zurückzufedern und die Tastenkappe 103 nach oben vorzuspannen, wobei sie von ihrem stabilen zusammengeklappten Zustand (d. h. der zweiten stabilen Position) in ihren stabilen nicht zusammengeklappten Zustand (d. h. die erste stabile Position) übergeht. Dementsprechend kann die Schalterstruktur 202 eine bistabile Struktur sein, kann aber auch so konfiguriert sein, dass sie elastisch aus dem stabilen zusammengeklappten Zustand in den stabilen nicht zusammengeklappten Zustand zurückspringt. Wenn sich die Schalterstruktur 202 außer Kontakt mit dem zentralen Dehnungsmessstreifen 400 bewegt, sinkt die Ausgangsspannung wieder unter die Verbindungsherstellungs-Schwellenspannung der Taste, und die Steuerung, die die Ausgangsspannungsmessung empfängt, kann daher bestimmen, dass die Taste nicht mehr gedrückt wird.
Insbesondere kann sich die Ausgangsspannung ändern, während die Schalterstruktur 202 mit dem zentralen Dehnungsmessstreifen 400 in Kontakt steht. Aus diesem Grund kann die Ausgangsspannung als Steuersignal verwendet werden, um zwischen einer Reihe möglicher Eingaben zu unterscheiden, wie beispielsweise einem leichten Tastendruck, einem schweren Tastendruck, einem Tastendruck mit zunehmender Kraft, einem Tastendruck mit abnehmender Kraft, einem Tastendruck unter Wellenkraft, verwandten Eingaben und Kombinationen davon. Die Tastatur kann daher vorteilhafterweise verwendet werden, um variable Eingabearten von einer einzigen Tastenkappe zu empfangen, anstatt nur ein Signal „Verbindungsherstellung“ oder „Verbindungsunterbrechung“ der Taste zu empfangen.
Außerdem kann in einigen Ausführungsformen die Verbindungsherstellungs-Schwellenspannung der Taste auf eine Weise benutzergesteuert oder systemgesteuert werden, die ermöglicht, dass die Schwellenspannung unter verschiedenen Bedingungen höher oder niedriger ist. Zum Beispiel kann ein leichterer Typist einen niedrigeren Schwellenwert wählen, und ein schwererer Typist kann einen höheren Schwellenwert wählen. In einigen Fällen kann jede Taste individuell mit unterschiedlichen Schwellenspannungen und daher unterschiedlichen Schwellenwertdruckgewichten konfiguriert sein. Das System kann so konfiguriert sein, dass es die Tippeigenschaften eines Benutzers erlernt, beispielsweise durch Erkennen leichterer (oder schwererer) Benutzereingaben an den Tasten, und dann den Schwellenwert für die Tasteneinstellung automatisch verringern (oder erhöhen) kann, um sich an die Eigenschaften des Benutzers anzupassen. Zum Beispiel kann die Tastatursteuerung oder eine verbundene elektronische Vorrichtung Kraftmessungen basierend auf der Benutzereingabe in die Tastatur empfangen. Die Kraftmessungen können auf ein Verhalten analysiert werden, das Benutzerfehler basierend auf der Anwendung von Kraft anzeigt, die für die Tastatur in ihrer aktuellen Konfiguration zu leicht oder zu schwer ist. Zum Beispiel können die Benutzerfehler das Erkennen eines Satzes von Tastendrücken einschließen, die darauf hinweisen, dass keine ausreichende Kraft ausgeübt wird, um einen „Verbindungsherstellungs“-Zustand zu betätigen (z. B. eines Satzes von Drücken, der zu leicht ist, um den Mindestkraftschwellenwert zu überschreiten, gefolgt von einem Satz ähnlicher Tastendrücke, der schwerer ist, oder Erkennen eines Satzes von Tastendrücken, die wiederholt werden, nachdem ein Mindestkraftschwellenwert nicht überschritten wurde) oder Erkennen eines Satzes von Tastendrücken, die einen unbeabsichtigten Tastendruck anzeigen (z. B. folgt auf einen leichten Tastendruck in der Regel ein Rücktastendruck, während dies bei schwereren Tastendrücken nicht der Fall ist). Die Steuerung kann diese Fehler dann kompensieren, indem sie den Tastenbetätigungsschwellenwert erhöht oder verringert, um die Anzahl unbeabsichtigter Tastenbetätigungen zu verringern oder beabsichtigte Tastenbetätigungen zu registrieren, die aufgrund fehlender Eingabekraft unregistriert zu sein scheinen. Dies kann die Tastatur für den Benutzer komfortabler machen, da ein Benutzer mit einer leichteren Berührung nicht härter als gewünscht drücken muss und ein Benutzer mit einer schwereren Berührung weniger unbeabsichtigte Tastendrücke registrieren kann.
Wie in 10 gezeigt, kann, wenn eine Eingabekraft auf die Kanten und Ecken einer Tastenkappe 103 ausgeübt wird, die Spannungsausgangsantwort ähnlich der Ausgabe sein, wenn die Tastenkappe zentral gedrückt wird. Mit anderen Worten, kann die Ausgangsspannung bei etwa 1000 Millisekunden die Verbindungsherstellungs-Schwellenspannung der Taste überschreiten, und zwar nachdem die Schalterstruktur 202 in Kontakt mit der Membran 204 zusammengeklappt ist. In ähnlicher Weise ermöglicht das Loslassen der Kraft auf die Tastenkappe 103, dass die Schalterstruktur 202 zurückprallt, und führt dazu, dass die Ausgangsspannung wieder unter die Verbindungsherstellungs-Schwellenspannung der Taste fällt. Dementsprechend ist, obwohl bei einigen herkömmlichen Tastaturen ein Tastendruck nicht erkannt werden kann, wenn sie an einer Ecke oder Umfangskante der Tastenkappe angebracht ist, die Empfindlichkeit der Membran 204 der vorliegenden Offenbarung ausreichend, um einen Tastendruck an einer Stelle auf der Tastenkappe 103 zu erkennen. Somit ist die Notwendigkeit eines Tastenstabilisators (z. B. 600) zusätzlich zu der Schalterstruktur 202 im Vergleich zu einer herkömmlichen Tastenkappe mit einer zusammenklappbaren Kuppel, die eine Ablenkung von leitfähigem Material in Kontakt mit anderem leitfähigem Material verursacht, verringert oder beseitigt. Außerdem können die minimale Dicke und Steifigkeit der Tastenkappe 103 reduziert werden.
Soweit auf die vorliegende Technologie zutreffend, kann das Sammeln und Verwenden von Daten, die aus vielfältigen Quellen verfügbar sind, verwendet werden, um die Lieferung von einladenden Inhalten oder anderen Inhalten, die für Benutzer von Interesse sein können, an sie zu verbessern. Die vorliegende Offenbarung geht davon aus, dass diese erhobenen Daten in manchen Fällen personenbezogene Daten einschließen können, die eine bestimmte Person eindeutig erkennbar machen oder die verwendet werden können, um diese zu kontaktieren oder zu lokalisieren. Solche personenbezogenen Daten können demographische Daten, standortbezogene Daten, Telefonnummern, E-Mail-Adressen, TWITTERⓇ-IDs, Privatadressen, Daten oder Aufzeichnungen über die Gesundheit oder den Fitnessgrad eines Benutzers (z. B. Vitalparametermessungen, Medikamenteninformationen, Trainingsinformationen), das Geburtsdatum oder andere identifizierende oder personenbezogene Informationen einschließen.
Die vorliegende Offenbarung erkennt, dass die Verwendung solcher personenbezogenen Daten in der vorliegenden Technologie zum Vorteil der Benutzer verwendet werden kann.
Zum Beispiel können die personenbezogenen Daten verwendet werden, um zielgerichtete Inhalte zu liefern, die für den Benutzer von größerem Interesse sind. Dementsprechend ermöglicht die Verwendung solcher personenbezogenen Daten Benutzern eine kalkulierte Steuerung des gelieferten Inhalts. Ferner werden von der vorliegenden Offenbarung auch andere Verwendungen personenbezogener Daten, die für den Benutzer von Vorteil sind, in Betracht gezogen. So können beispielsweise Gesundheits- und Fitnessdaten verwendet werden, um Einblicke in das allgemeine Wohlbefinden eines Benutzers zu geben, oder sie können als positives Feedback an Personen verwendet werden, die Technologie zur Verfolgung von Wellnesszielen einsetzen.
Die vorliegende Offenbarung zieht in Betracht, dass die Stellen, die für die Sammlung, Analyse, Offenlegung, Übertragung, Speicherung oder andere Verwendung solcher personenbezogenen Daten verantwortlich sind, allgemein eingerichtete Datenschutzrichtlinien und/oder Datenschutzpraktiken einhalten werden. Insbesondere sollten solche Stellen Datenschutzrichtlinien und -praktiken implementieren und konsistent verwenden, die allgemein als Branchen- oder Behördenanforderungen zur Wahrung und zum Schutz der Vertraulichkeit von persönlichen Daten erfüllend oder übertreffend anerkannt sind. Solche Richtlinien sollten für Benutzer leicht zugänglich sein und sollten aktualisiert werden, wenn sich die Sammlung und/oder Verwendung von Daten ändert. Personenbezogene Informationen von Benutzern sollten für legitime und sinnvolle Verwendungen durch die Stellen gesammelt und nicht außerhalb dieser legitimen Verwendungen geteilt oder verkauft werden. Ferner sollte eine solche Erfassung/Weitergabe stattfinden, nachdem die informierte Zustimmung der Benutzer erhalten worden ist. Außerdem sollten solche Stellen in Betracht ziehen, alle notwendigen Schritte für den Schutz und die Sicherung des Zugangs zu solchen personenbezogenen Daten zu ergreifen und sicherstellen, dass andere, die Zugang zu den personenbezogenen Daten haben, sich an ihre Datenschutzvorschriften und -prozeduren halten. Ferner können solche Stellen sich einer Evaluierung durch Dritte unterwerfen, um bestätigen zu lassen, dass sie sich an gemeinhin anerkannte Datenschutzvorschriften und -praktiken halten. Darüber hinaus sollten die Richtlinien und Praktiken an die besonderen Arten von personenbezogenen Daten, die gesammelt und/oder abgerufen werden, angepasst und an die geltenden Gesetze und Normen, einschließlich gerichtsspezifischer Erwägungen, angepasst sein. So kann beispielsweise in den USA die Erhebung oder der Zugriff auf bestimmte Gesundheitsdaten durch Bundes- und/oder Landesgesetze geregelt werden, wie beispielsweise den Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA); während Gesundheitsdaten in anderen Ländern anderen Vorschriften und Richtlinien unterliegen können und entsprechend behandelt werden sollten. Daher sollten für die verschiedenen Arten von personenbezogenen Daten in jedem Land unterschiedliche Datenschutzpraktiken eingehalten werden.
Trotz der vorstehenden Ausführungen betrachtet die vorliegende Offenbarung auch Ausführungsformen, in denen Benutzer die Nutzung von oder den Zugang zu personenbezogenen Daten selektiv blockieren. Das heißt, die vorliegende Offenbarung geht davon aus, dass Hardware- und/oder Software-Elemente bereitgestellt werden können, um einen Zugang zu solchen personenbezogenen Daten zu verhindern oder zu blockieren. Zum Beispiel kann im Falle von Werbungslieferdiensten die vorliegende Technologie konfiguriert sein, Benutzern zu ermöglichen, während der Registrierung für Dienste oder jederzeit danach auszuwählen, ob sie einer Teilnahme an der Sammlung von personenbezogenen Daten zustimmen („opt in“) oder diese ablehnen („opt out“). In einem weiteren Beispiel können Benutzer auswählen, keine mit Stimmungen verbundenen Daten für Lieferdienste gezielter Inhalte bereitzustellen. In noch einem weiteren Beispiel können Benutzer auswählen, die Zeitlänge für die Aufbewahrung von mit Stimmungen verbundenen Daten zu begrenzen oder die Entwicklung eines Basislinien-Stimmungsprofils ganz zu verbieten. Zusätzlich zu den Optionen „zustimmen“ und „ablehnen“ betrachtet die vorliegende Offenbarung die Bereitstellung von Benachrichtigungen über den Zugang zu oder die Verwendung von personenbezogenen Daten. So kann ein Benutzer beispielsweise beim Herunterladen einer App benachrichtigt werden, dass auf seine personenbezogenen Daten zugegriffen wird, und dann kurz vor dem Zugriff der App auf die personenbezogenen Daten erneut daran erinnert werden.
Darüber hinaus ist es die Absicht der vorliegenden Offenbarung, dass personenbezogene Daten so verwaltet und behandelt werden, dass das Risiko eines unbeabsichtigten oder unbefugten Zugriffs oder Gebrauchs minimiert wird. Das Risiko kann minimiert werden, indem die Sammlung von Daten begrenzt wird und Daten gelöscht werden, sobald sie nicht mehr benötigt werden. Darüber hinaus und bei Bedarf, einschließlich in bestimmten gesundheitsbezogenen Anwendungen, kann die Daten-Deidentifizierung zum Schutz der Privatsphäre eines Benutzers verwendet werden. Die Deidentifizierung kann gegebenenfalls durch Entfernen spezifischer Identifikatoren (z. B. Geburtsdatum usw.), Kontrolle der Menge oder Spezifität der gespeicherten Daten (z. B. Erhebung von Standortdaten auf Stadtebene statt auf Adressebene), Steuerung der Art und Weise, wie Daten gespeichert werden (z. B. Aggregation von Daten über Benutzer hinweg) und/oder andere Verfahren erleichtert werden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung die Verwendung personenbezogener Daten zur Implementierung einer oder mehrerer unterschiedlicher, offenbarter Ausführungsformen breit abdeckt, betrachtet die vorliegende Offenbarung auch, dass die unterschiedlichen Ausführungsformen auch ohne die Notwendigkeit für einen Zugang zu solchen personenbezogenen Daten implementiert werden können. Das heißt, die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Technologie werden aufgrund des Fehlens aller derartigen personenbezogenen Daten oder eines Teils davon nicht funktionsunfähig. Zum Beispiel kann Inhalt durch Ableiten von Vorlieben basierend auf nicht personenbezogenen Daten oder einer reinen Mindestmenge von personenbezogenen Informationen ausgewählt und Benutzern geliefert werden, wie der Inhalt, der durch die einem Benutzer zugeordnete Vorrichtung angefordert wird, andere nicht personenbezogene Informationen, die für die Inhaltslieferdienste verfügbar sind, oder öffentlich verfügbare Informationen.
Die vorhergehende Beschreibung verwendete zu Zwecken der Erklärung eine spezifische Nomenklatur, um ein vollständiges Verständnis der beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen. Es ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, dass die spezifischen Details nicht benötigt werden, um die beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Somit werden die vorstehenden Beschreibungen der spezifischen Ausführungsformen zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie haben nicht zum Ziel, umfassend zu sein oder die Ausführungsformen auf die präzisen, offenbarten Formen zu beschränken. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass viele Modifikationen und Variationen angesichts der vorstehenden Lehren möglich sind.

Claims

Tastatur, umfassend: eine Basis; eine Tastenkappe, die konfiguriert ist, um sich relativ zu der Basis entlang einer Achse zu verschieben; und eine Membranschicht, die zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert ist, wobei die Membranschicht Folgendes einschließt: eine flexible Folie; einen ersten Dehnungsmessstreifen, der auf der flexiblen Folie zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert ist, wobei der erste Dehnungsmessstreifen mit der Achse ausgerichtet ist; einen zweiten Dehnungsmessstreifen, der auf der flexiblen Folie zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert ist, wobei der zweite Dehnungsmessstreifen von der Achse beabstandet ist; und einen Leiter, der auf der flexiblen Folie positioniert ist und den ersten und den zweiten Dehnungsmessstreifen in einer Halbbrückenkonfiguration verbindet.
Tastatur nach Anspruch 1, wobei der erste Dehnungsmessstreifen einen ersten ungespannten Widerstand aufweist und der zweite Dehnungsmessstreifen einen zweiten ungespannten Widerstand aufweist, wobei die Tastatur ferner umfasst: einen mechanischen Träger, der die Tastenkappe mit der Basis verbindet; einen dritten Dehnungsmessstreifen, der auf der flexiblen Folie zwischen der Tastenkappe und der Basis an einer Position gegenüber dem zweiten Dehnungsmessstreifen relativ zu dem ersten Dehnungsmessstreifen positioniert ist, wobei der dritte Dehnungsmessstreifen einen dritten ungespannten Widerstand aufweist, wobei der zweite ungespannte Widerstand gleich dem dritten ungespannten Widerstand ist, wobei der erste ungespannte Widerstand ungefähr gleich einer Summe des zweiten und des dritten ungespannten Widerstands ist, eine zusammenklappbare Kuppel, die dem ersten, zweiten und dritten Dehnungsmessstreifen zugeordnet ist, wobei die zusammenklappbare Kuppel konfiguriert ist, zusammenzuklappen, um den ersten Dehnungsmessstreifen mehr als den zweiten oder dritten Dehnungsmessstreifen auszulenken.
Tastatur nach Anspruch 1, wobei die flexible Folie eine der Tastenkappe zugewandte Oberfläche umfasst, wobei der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen beide auf der Tastenkappe zugewandten Oberfläche positioniert sind.
Tastatur nach Anspruch 1, wobei der erste Dehnungsmesser eine erste primäre Spannungsachse umfasst und der zweite Dehnungsmesser eine zweite primäre Spannungsachse umfasst, wobei die erste und die zweite primäre Spannungsachse parallel sind.
Tastatur nach Anspruch 1, wobei die Basis eine Aussparung oder Öffnung umfasst, die mit der Achse ausgerichtet ist, wobei der erste Dehnungsmesser in die Aussparung oder Öffnung auslenkbar ist.
Tastatur nach Anspruch 1, wobei die Basis eine Aussparung oder Öffnung umfasst, die vertikal mit der Tastenkappe ausgerichtet ist, wobei der zweite Dehnungsmesser auf der flexiblen Folie beabstandet von der Aussparung oder Öffnung positioniert ist.
Tastatur nach Anspruch 1, ferner umfassend einen dritten Dehnungsmesser, der auf der flexiblen Folie zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert ist.
Tastatur nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zusammenklappbare Kuppel, die zwischen der Tastenkappe und der Basis positioniert und konfiguriert ist, um den ersten Dehnungsmessstreifen beim Zusammenklappen auszulenken.
Tastatur, umfassend: eine Basisstruktur; eine Tastenkappe; eine Membran, die zwischen der Basisstruktur und der Tastenkappe positioniert ist, einen ersten Piezowiderstand, einen zweiten Piezowiderstand und einen dritten Piezowiderstand, die auf der Membran zwischen der Tastenkappe und der Basisstruktur positioniert sind, wobei der zweite und der dritte Piezowiderstand symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Piezowiderstands positioniert sind; und ein leitfähiges Material, das konfiguriert ist, um den ersten, zweiten und dritten Piezowiderstand mit einer Spannungsquelle und mit einer Spannungsmessvorrichtung zu verbinden.
Tastatur nach Anspruch 9, wobei die Tastenkappe konfiguriert ist, sich relativ zu der Basisstruktur zu bewegen und den ersten Piezowiderstand relativ zu dem zweiten und dritten Piezowiderstand auszulenken, wobei die Auslenkung des ersten Piezowiderstands relativ zu dem zweiten und dritten Piezowiderstand konfiguriert ist, eine Schwellenspannung an der Spannungsmessvorrichtung zu erzeugen.
Tastatur nach Anspruch 9, ferner umfassend eine zusammenklappbare Kuppel, wobei der zweite und der dritte Piezowiderstand zwischen der zusammenklappbaren Kuppel und der Basisstruktur positioniert sind.
Tastatur nach Anspruch 11, wobei die zusammenklappbare Kuppel konfiguriert ist, um sich zwischen einer ersten stabilen Position außer Kontakt mit einer Stelle des ersten Piezowiderstands auf der Membran und einer zweiten stabilen Position in Kontakt mit der Stelle des ersten Piezowiderstands auf der Membran zu bewegen.
Tastatur nach Anspruch 9, wobei der erste, zweite und dritte Piezowiderstand durch das leitfähige Material in Reihe verbunden sind.
Tastatur nach Anspruch 9, wobei das leitfähige Material und der erste, zweite und dritte Piezowiderstand bei Verbindung mit der Spannungsquelle und der Spannungsmessvorrichtung eine Halbbrückenschaltung bilden.
Tastatur nach Anspruch 9, ferner umfassend einen mechanischen Träger, der an der Tastenkappe befestigt ist, wobei die Membran einen Satz mechanischer Trägeröffnungen zwischen der Tastenkappe und der Basisstruktur umfasst, wobei sich der Satz mechanischer Trägeröffnungen parallel zu einer Belastungsachse des ersten Piezowiderstands erstreckt.
Tastatur nach Anspruch 9, wobei ein ungespannter Widerstand des ersten Piezowiderstands gleich einer Summe von ungespannten Widerständen des zweiten und dritten Piezowiderstands ist.
Tastatur, umfassend: eine Membran, umfassend: ein flexibles Substrat mit einer Oberfläche; einen Satz von Dehnungsmessstreifen, die auf der Oberfläche positioniert sind; einen Satz von Leiterbahnen, die auf der Oberfläche positioniert sind und den Satz von Dehnungsmessstreifen mindestens teilweise vertikal überlappen; und eine Tastenkappe, die dem Satz von Dehnungsmessstreifen zugeordnet ist.
Tastatur nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Deckschicht, die zwischen dem Satz von Leiterbahnen und der Tastenkappe positioniert ist.
Tastatur nach Anspruch 17, wobei die Membran an einer relativ starren Schicht befestigt ist und mindestens ein Dehnungsmessstreifen des Satzes von Dehnungsmessstreifen mit einer Öffnung in der relativ starren Schicht ausgerichtet ist.
Tastatur nach Anspruch 17, ferner umfassend mindestens eine zusätzliche Leiterbahn, die vertikal überlappend mit der mindestens einen Leiterbahn positioniert ist, und eine Isolierschicht, die zwischen mindestens einer Leiterbahn des Satzes von Leiterbahnen und der mindestens einen zusätzlichen Leiterbahn positioniert ist.