力検出キーを備える電子デバイス
スイッチ（２８０）と、第１の力の値を入手するための第１の力検出領域（２９０）と、第２の力の値を入手するための第２の力検出領域（２９０）と、スイッチ（２８０）が作動した場合に、第１の力の値および第２の力の値に基づいて、キー（２００）の選択した機能を判定するためのプロセッサとを有する力検出キー（２００）を備える電子デバイス。第１の力検出パッド（２９０）および第２の力検出パッド（２９０）は、力−電圧応答値を示す部分抵抗材料（２５０）を使用する。スイッチ（２８０）をドーム・スイッチ（２２５）として形成することにより、力検出キー（２００）のユーザに対する触覚的なフィードバックが明快なものになる。力検出キー（２００）は、アクチュエータ（２７０）のアーキテクチャを変化させることにより、種々の用途およびユーザの好みに応じて構成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、固定電話、移動電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）およびリモート・コントローラのようなデバイス用の小型のキーパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
電話、ＰＤＡ、リモート・コントローラまたは類似のデバイス用の小型のキーパッドは、通常、デバイスの動作を制御するための１２〜２０個のキーを有する。キーは、通常、数字キー「０」〜「９」；電話キー「＊」および「＃」；「メニュー」、「キャンセル」、「カーソル・アップ」、「カーソル・ダウン」、「カーソル右」、「カーソル左」および「選択」のような追加機能用のキーを含む。少なくともいくつかの例の場合、デバイスのサイズは、簡単にアクセスすることができるキーの数に大きな影響を与える。
【０００３】
デバイスを通して使用することができる機能の数を増大するために（またはデバイスのサイズを小さくする一方で、一定の数の機能を維持するために）、多くの場合、小型のキーパッド内のいくつかのキーは、デバイスのフィーチャおよび機能の数を増大することができるように、複数の機能および／または意味に関連している。通常、小型のキーパッドは、メッセージングおよび電話帳のような機能のための英数字キーパッドとして機能する。この場合、文字および数字の両方がキーパッドから入力される。
【０００４】
１つのキーを複数の英数字に関連づけるために種々のアプローチが使用されてきた。あるタイプのアプローチの場合には、１つのキーが１つのスイッチに関連し、ユーザが必要な文字を入手するためには、少なくともキーを１回押さなければならない（通常は、キーを２回以上押さなければならない）が、例えば、ユーザがキーを押すのを中止し（または他のキーを押して）、現在表示されている文字を選択したことを表示するまで、ユーザは英数字の選択を繰り返して行うために何回も１つのキーを押すことになる。
【０００５】
第２のタイプのアプローチの場合には、２つ以上のスイッチが、１つのキーに関連している。場合によっては、これらのマルチスイッチ・キーは、「クラスタ」キーまたは「組合せ」キーと呼ばれる。マルチスイッチ・キーに関連する１つまたは複数のスイッチをほぼ同時に作動すると、どの英数字が必要なのかが表示される。この第２のタイプのアプローチは、英数字をもっと楽に入力することができる。何故なら、ユーザは複数の文字に直接アクセスするのに１つのキーだけを操作すればよいからである。しかし、ユーザは、また、入力ミスを起こしやすくなる。何故なら、所望のスイッチだけにアクセスするためにはキーをかなり正確に押さなければならないし、また、マルチスイッチ・キーの触覚的なフィードバックに慣れていないからである。例えば、大部分のユーザは、スイッチの１つのポプル・ドーム（ｐｏｐｐｌｅ ｄｏｍｅ）を押した後で、キーを離すが、そのタイミングが、マルチスイッチ・キーの所望の結果を入手するために、ポプル・ドーム・スイッチの正確な組合せが作動する前になる場合がある。このユーザがこのような操作をすると、正しくない文字の入力を変更しなければならないし、ユーザがいらいらすることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
それ故、英数字の直接入力および他の機能の入力を容易にする小型のキーパッドが求められている。小型のキーパッドは、普通の触感を有していることが望ましい。下記の図面および添付の詳細な説明を注意深く見たり読んだりすれば、通常の当業者であれば本発明の種々の態様、機能および利点をよりよく理解することができるだろう。
【０００７】
力検出キーを備える電子デバイスは、スイッチ、第１の力の値を得るための第１の力検出領域、第２の力の値を得るための第２の力検出領域、およびスイッチが作動した場合に、第１の力の値および第２の力の値に基づいて、キーパッドの選択した機能を判定するためのプロセッサを有する。第１の力検出領域および第２の力検出領域は、力−電圧応答値を示す部分抵抗材料を使用している。電子デバイス内には他の力検出領域および他の機能も内蔵させることができる。プロセッサは、ユーザの意図する機能選択を判定するためにキーの押下訂正に適合する。スイッチをドーム・スイッチとして形成することにより、力検出キーは、ユーザに明快な触覚的なフィードバックを与える。力検出キーは、力検出キーのアクチュエータ・トポロジーおよびアクチュエータを形成するための材料により、種々の用途およびユーザの好みに合うように構成することができる。
【０００８】
図１は、ある実施形態によるキーパッド１１０を備える電子デバイス１００である。図の特定の実施形態の場合には、電子デバイス１００は、移動電話のような無線通信デバイスであるが、キーパッド１１０は、固定電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、リモート・コントローラ、ラップトップ・コンピュータ、および他のキー付き電子デバイスに容易に適用することができる。キーパッド１１０は、複数のキー１２０、１３０を有する。６つのキー１２０は、従来のキーである。１２のキーは力検出キー１３０である。この力検出キーについては、図２〜図５のところで詳細に説明する。
【０００９】
この実施形態の場合には、各力検出キー１３０は、通常、広い中央領域および３つの衛星領域を含む三角形をしている。標準電話キーパッドは、最高３つの文字を１つの電話番号０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、＊、および＃に関連づけている。それ故、キー１３２のような特定のキーは、数字２を入力する一次機能、および文字Ａ、ＢまたはＣを入力する３つの二次機能を有する。３つの各衛星領域は、一意の文字を入力する３つの二次機能のうちの１つに関連する。各一次機能に対する１つの数字および３つの各二次機能に対する１つの文字のこの割当てを使用して、標準英数字セットを標準電話キーパッドの１２のキー全体に割り当てることができる。
【００１０】
キーパッド１１０は、また、キー１２０、１３０の少なくともいくつかのアクチュエータ１２１、１７０が露出している複数の開口部１５０を備えるカバー１４０を有する。露出している接触面は、外部からの力を受けて、その力を中央スイッチおよびアクチュエータ１２１、１７０の下に位置する複数の衛星力検出パッドに伝えることができる。
【００１１】
電子デバイス１００は、キーの押下のようなユーザ入力を解釈し、視覚的なディスプレイ、可聴音の警報または制御信号のようなユーザ出力を供給するプロセッサを含む。プロセッサは、また、特定のキーの押下によりどの機能が作動したのかを判定するためにキーの押下を解釈する。キーの衛星力検出パッドが検出した力により、プロセッサは、キーの押下により、一次機能またはいくつかの可能な二次機能のうちの１つが入力されたのかどうかを判定する。
【００１２】
電子デバイスの特定の用途により、いくつかの一次および二次機能を使用することができるようにするために、いくつかのキーおよびキー構成を使用することができる。例えば、キーを楕円形にし、２つの衛星領域を有することもできるし、キーを四角または菱形にして、４つの衛星領域を有することもできる。若干異なる構成にすることにより、非ローマ字化言語の文字セットのようないくつかの文字セットを、図１に示すキーパッド類似のキーパッド上で実施することができる。
【００１３】
図２は、第１の実施形態による図１の電子デバイス１００の力検出キー２００の断面図である。図１のキー１３０のような力検出キーは、キー２００の複数の力検出パッド２９０に、どれだけ大きな圧力が加えられているのかを測定するために力検出材料を使用する。中央スイッチ２８０がアクチュエータ２７０上の外圧によりオンになった場合に、力が測定される。
【００１４】
力検出キー２００の種々の構成要素は、プリント基板材料のような共通の基板２１０上に支持されている。他の構造は、金属、プラスチックまたは他の剛体のベースにより支持されている柔軟な基板上にプリント回路を含む。少なくとも１つの実施形態の場合には、共通の基板２１０は一般的に平面である。
【００１５】
中央スイッチ２８０は、共通の基板２１０の表面上にスイッチ接点２２０により形成されている。インタリーブしている導電性トレースは、通常、中央スイッチ接点２２０のトポグラフィを形成する。それ故、導電性のポプル・ドーム２２５を導電性トレースに対して押すと、スイッチがオンになる。ドーム２２５は、うっかりしてキーが押されるのを防止するのを助け、また、キーの押下により中央スイッチ２８０が作動した場合、触覚的なフィードバックを与える。
【００１６】
中央スイッチ２８０の周囲の衛星力検出パッド２９０は、インタリーブしている導電性トレースから形成されている衛星力接点２３０を含む。部分抵抗材料２５０の層が、スペーサ接着剤により衛星力接点２３０上に位置する。接点２３０に対して押しつけるために部分抵抗材料２５０に力が加わると、衛星力接点２３０のインタリーブしている導電性トレースの間に、もっと導電性の高い電路が形成される。これにより、部分抵抗材料２５０に力が加わるにつれて、増大するある電圧の値が発生し、この電圧の値は中央スイッチ２８０がオンになった場合に測定される。インタリーブしている導電性トレース、圧力または移動センサ、光センサまたは歪み計上に位置する部分容量性材料のような他の材料も、衛星力検出パッド２９０を形成するために使用することができる。また、力検出パッド２９０は、容易に入手することができる力検出高分子厚膜デバイスの形で実施することができる。
【００１７】
少なくとも１つの実施形態の場合には、キー２００は、ユーザに硬いタッチを与える頂部接触面を供給する硬質プラスチック・アクチュエータ２７０を含み、この硬質プラスチックは、キー押下の力を底部接触面上の中央スイッチ２８０および衛星力検出パッド２９０に分散するのを助ける。硬質プラスチック・アクチュエータ２７０は、また、ユーザに触覚的なフィードバックを与えるために、ポプル・ドームのはっきりしたパチッという感じを与える。アクチュエータ２７０は、図１のキーパッド１１０内の複数のアクチュエータと整合していて、これらを支持しているパッド２５５上に支持されている。パッド２５５は、シリコンのような柔軟なエラストマー材料からできている。アクチュエータ２７０は、ドーム２２５および中央スイッチ接点２２０の上に位置する中央プランジャ２７５を生成するように形成されている。それ故、アクチュエータ２７０の頂部接触面を下方に押すと、底部接触面上の中央プランジャ２７５が、中央スイッチ接点２２０に対してドーム２２５を押し、中央スイッチ２８０がオンになる。
【００１８】
アクチュエータ２７０の底部接触面は、衛星力検出パッド２９０の上に位置する衛星プランジャ２６５を含む。それ故、アクチュエータ２７０の頂部接触面上の斜めの圧力は、測定することができる衛星力接点２３０に対してある力を発生する。
【００１９】
アクチュエータ２７０は、カバー２４０内の開口部２４５内におよびポプル・ドーム２２５および衛星力接点２３０上にアクチュエータ２７０を位置させるために、周縁部上に形成されているフランジ２７２を含む。フランジ２７２は、カバー２４０内の開口部のサイズおよび形状を越えて少なくとも一部が延びるように構成されている。アクチュエータ２７０が図１の電子デバイス１００内に正しく位置している場合には、アクチュエータ２７０の一部がカバー２４０内の開口部を通して露出し、フランジ２７２はカバー２４０の背後に位置する。次に、アクチュエータ２７０上のセンターからずれる力により、最も近い衛星プランジャ２６５上に力が発生する。それ故、中央スイッチ２８０がオンになると、選択した衛星力検出パッド２９０上にかなりの力の値が生じる。
【００２０】
検出衛星力検出パッド２９０を供給する１つの方法として、衛星プランジャ２６５は、カバー２４０の下に位置していて、衛星力接点２３０の大きな部分上に圧力を生じるように設計されている。スイッチ接点トポグラフィおよび衛星力接点２３０と接触する衛星プランジャ２６５の領域は、衛星力検出パッド２９０の感度が最大になるように設計することができる。中央プランジャと衛星プランジャとの距離を増大した場合も、衛星力検出パッドの感度が増大する。
【００２１】
図３は、図２の力検出キー２００の部分斜視断面図である。硬質プラスチック・アクチュエータ２７０は、中央プランジャ２７５および少なくとも１つの衛星プランジャ２６５を有する。アクチュエータ２７０は、図２のところですでに説明したフランジ２７２を含む。
【００２２】
中央スイッチは、中央スイッチ接点（図２に示す）上に位置する導電性ポプル・ドーム２２５を含む。ポプル・ドーム２２５は、作動中のドームの長い移動距離により触覚的なフィードバックを与える基板２１０から高く隆起している三角形をしている。このタイプのポプル・ドームも、中央プランジャ２７５に対して大きな対象領域（「スイート・スポット」）を提供する。アクチュエータ２７０上に斜めの圧力が予想されるので、いくつかのキー押下方式を使用できるようにするために対象領域が広いと有利である。他のドーム形としては、円形、逆ディンプルを含む円形、４本足、および矩形等がある。
【００２３】
衛星プランジャ２６５は衛星力接点２３０上に位置する。部分抵抗材料２５０の層が衛星プランジャ２６５と衛星力接点２３０の間に位置する。すでに説明したように、アクチュエータ２７０上に斜めの圧力が加わると、少なくとも１つの衛星プランジャ２６５は、部分抵抗材料２５０の関連する部分および衛星力接点２３０上に圧力を加える。下向きの圧力が加わると、ポプル・ドーム２２５がつぶれて中央スイッチ２８０をオンにする。中央スイッチがオンになると、意図する文字を判定するために、各衛星力接点２３０上で力が測定される。
【００２４】
力検出キーは、その意図する用途により異なるアーキテクチャを有することができる。異なるアクチュエータ材料は、力検出キーの触覚的なフィードバックに影響を与える。プランジャの設置を変えると、中央スイッチおよび衛星力検出パッドの感度が影響を受ける。
【００２５】
図４は、第２の実施形態による図１の電子デバイス１００の力検出キー４００の断面図である。図１のキー１３０のような力検出キーは、キー４００の複数の力検出パッド４９０に、どれだけ大きな圧力がかかっているのかを測定するために力検出材料を使用する。アクチュエータ４７０上の外圧により中央スイッチ４８０がオンになった場合に、力が測定される。
【００２６】
アクチュエータ４７０は、硬質プラスチック材料からできているキー・キャップ４７１を含み、フランジ４７２および中央プランジャ４７５を含む。硬質プラスチック・キー・キャップ４７１は、ユーザにしっかりしたタッチを与える頂部接触面を有し、硬質プラスチックは、キー押下の力を中央スイッチ４８０および衛星力検出パッド４９０に分散するのを助ける。キー・キャップ４７１は、合成アクチュエータ４７０の下面を形成しているパッド４５５に取り付けられる。パッド４５５は、シリコンのような柔軟な材料から形成される。パッド４５５は、キー・キャップ４７１と整合していて、これを支持し、また、柔軟で変形することができる衛星プランジャ４６５を含むアクチュエータ４７０に底部接触面を供給する。キー・キャップ４７１の一部は、カバー４４０内の開口部４４５を通して露出していて、一方、フランジ４７２および中央プランジャ４７５はカバー４４０の下に位置する。
【００２７】
すでに説明したように、アクチュエータ４７０の頂部接触面上に下向きの圧力を加えると、アクチュエータ４７０の底部接触面上の中央プランジャ４７５がポプル・ドーム４２５を押し、中央スイッチ接点４２０がオンになる。アクチュエータ４７０の頂部接触面上に斜めの圧力が加わると、アクチュエータ４７０の底部接触面上の少なくとも１つの衛星プランジャ４６５が、衛星力接点４３０にもっとしっかりと接触する。衛星プランジャ４６５にもっと大きな圧力が加わると、衛星プランジャ４６５が湾曲して、部分抵抗材料４５０および衛星力接点４３０に対してより広い圧力領域を供給する。これにより、加えられる力により変化する衛星力検出パッド４９０からの電圧の値の発生を助ける。
【００２８】
キー・キャップ４７１の周囲に形成されているフランジ４７２は、アクチュエータ４７０をカバー４４０内およびポプル・ドーム４２５および衛星力接点４３０上に位置させる。フランジ４７２の少なくとも一部は、カバー４４０内の開口部のサイズおよび形状を越えて延びるように構成されている。アクチュエータ４７０が電子デバイス内に正しく位置している場合には、キー・キャップ４７１の一部が、カバー４４０内の開口部を通して露出し、フランジ４７２はカバー４４０の背後に位置する。次に、アクチュエータ４７０上のセンターからずれる力により、最も近い衛星プランジャ４６５上に力が発生する。それ故、中央スイッチ４８０がオンになると、選択した衛星力パッド４９０上にかなりの力の値が生じる。
【００２９】
触覚的なフィードバックは、この第２の実施形態による力検出キーの触感より柔らかい。アクチュエータ４７０の下の柔軟なパッド４５５は、もっと柔らかい応答を発生し、この応答は、キー・キャップ４７１の中央プランジャ４７５を通してポプル・ドーム４２５の触覚的なフィードバックにも影響を与える。
【００３０】
力検出キー４００の種々の構成要素は、プリント基板材料のような共通の基板４１０上に支持されている。他の構造は、金属、プラスチックまたは他の剛体のベースにより支持されている柔軟な基板上にプリント回路を含む。少なくとも１つの実施形態の場合には、共通の基板４１０は一般的に平面である。
【００３１】
中央スイッチ４８０は、共通の基板４１０の表面上に、導電性ポプル・ドーム４２５およびスイッチ接点４２０により形成されていて、そのためポプル・ドーム４２５に加えた所定の大きさの外力が加わると、中央スイッチ接点４２０上にドームをつぶしてスイッチをオンにする。インタリーブしている導電性トレースは、通常、中央スイッチ接点４２０のトポグラフィを形成する。ドーム４２５は、うっかりしてキーが押されるのを防止するのを助け、また、キーの押下により中央スイッチ４８０が作動した場合、触覚的なフィードバックを与える。
【００３２】
中央スイッチ４８０の周囲の衛星力検出領域内の衛星力検出パッド４９０は、インタリーブしている導電性トレースから形成されている衛星力接点４３０を含む。部分抵抗材料４５０の層が、スペーサ接着剤により衛星力接点４３０上に位置する。接点４３０に対して押しつけるために部分抵抗材料４５０に力が加わると、衛星力接点４３０のインタリーブしている導電性トレース間に電路が形成される。もっと大きな力が加わると、電路の導電性が増大する。これにより、抵抗材料４５０に力が加わるにつれて、増大するある電圧の値が発生し、この電圧の値は中央スイッチ４８０がオンになった場合に測定される。インタリーブしている導電性トレース、圧力または移動センサ、光センサまたは歪み計上に位置する部分容量性材料のような他の材料も、衛星力検出パッド４９０を形成するために使用することができる。力検出パッド４９０は、また、容易に入手することができる力検出高分子厚膜デバイスの形で実施することができる。
【００３３】
図５は、図４の力検出キー４００の部分断面図である。アクチュエータ４７０は、硬質プラスチック・キー・キャップ４７１および柔軟なパッド４５５の一部により形成されている。キー・キャップ４７１は、フランジ４７２および中央プランジャ４７５を含む。柔軟なパッド４５５は、アクチュエータ４７０の下面を形成し、衛星プランジャ４６５を含む。この第２の実施形態の衛星プランジャ４６５は、第１の実施形態の場合より中央プランジャ４７５に近いことに留意されたい。このことは、特定の実施形態において衛星プランジャと中央プランジャとの相対位置を変えることができることを示している。
【００３４】
ポプル・ドーム４２５は、作動中の大きなドームの移動距離により触覚的なフィードバックを与える基板４１０から高く隆起している三角形をしている。このタイプのポプル・ドームは、また、中央プランジャ４７５に対して大きな対象領域（「スイート・スポット」）を供給する。アクチュエータ４７０上に斜めの圧力が予想されるので、いくつかのキー押下方式を使用できるようにするために対象領域が広いと有利である。他のドーム形としては、円形、逆ディンプルを含む円形、４本足、および矩形等がある。
【００３５】
斜めの力がアクチュエータ４７０に加わると、衛星プランジャ４６５を形成している柔軟なパッド４５５の一部が斜めの力により、抵抗材料４５０の一部を衛星力接点４３０に押しつける。キー・キャップ４７１は、少なくとも一部が、図４のカバー４４０内の開口部のサイズおよび形状を越えて延びるように構成されているフランジ４７２を含む。
【００３６】
アクチュエータ４７０が電子デバイス内に正しく位置している場合には、キー・キャップ４７１の一部が、図４のカバー４４０内の開口部を通して露出し、フランジ４７２はカバーの背後に位置する。次に、衛星力検出パッド４９０のうちの少なくとも１つ上の中心からずれる力が、柔軟なパッドの衛星プランジャ４６５上に力を加える。それ故、中央スイッチがオンになると、選択した衛星力パッド上にかなりの力の値が生じる。
【００３７】
検出衛星力検出パッド４９０を供給する１つの方法として、パッド４５５が、もっと硬いキー・キャップ４７１の下に柔軟なエラストマー材料により形成される。パッド４５５は、衛星力接点４３０と整合している衛星プランジャ４６５を含む。それ故、パッド４５５の衛星プランジャ４６５にもっと大きな圧力が加わると、衛星プランジャ４６５は、湾曲して部分抵抗材料４５０および衛星力接点４３０に対してもっと広い圧力領域を供給する。これにより、加えられる力により変化する衛星力検出パッド５９０からの電圧の値の発生を助ける。
【００３８】
キー・キャップ４７１およびパッド４５５の一部が形成するアクチュエータ４７０により、ユーザは柔らかな触覚的なフィードバックを感じることができ、衛星力検出パッド４９０上の力が加わる面積を変化させることができる。
【００３９】
これらの実施形態の場合には、図１の力検出キー１３０の力の値を得るために、３つのアナログ−デジタル変換器しか必要としない。３つのアナログ−デジタル変換器は、衛星力接点の各トリオに並列に結合している。この場合、アナログ−デジタル変換器は、中央スイッチ接点マトリックスにも結合しているプロセッサに結合している。
【００４０】
図６は、図２〜図５の力検出キー２００、４００の動作のフローチャート６００である。中央スイッチ接点２２０、４２０、および力検出キー２００、４００の衛星力検出接点２３０、４３０と結合しているプロセッサは、キー２００、４００に対して選択した機能を判定するために、中央スイッチ２８０、４８０がオンになると、関連する各衛星力検出パッド２９０、４９０の力の値を測定する。
【００４１】
ステップ６０１において、ユーザはドーム２２５、４２５がつぶれるほど大きな力でキーを押し、図２〜図５の中央スイッチ２８０、４８０をオンにする。ステップ６１０において、プロセッサは、衛星力検出パッドから力の値を入手し、その力の値をユーザの意図を判定するために使用する。記憶装置６１５内に格納している種々のアルゴリズムを、ユーザの意図を判定するために使用することができる。例えば、プロセッサは、相対力アルゴリズムまたは絶対力アルゴリズムを使用することができる。
【００４２】
サンプル基本相対力アルゴリズムの場合には、３つの各衛星力検出パッドからの力の値がほぼ等しい場合には（例えば、相互の２０％以内）、プロセッサはユーザは一次機能を使用したがっていると判定する。ある力の値が他の力の値よりかなり大きい場合には（例えば、２０％以上）、プロセッサは、ユーザがもっと大きな値の衛星力検出パッドに関連する二次機能を使用したがっていると判定する。
【００４３】
サンプル基本絶対力アルゴリズムの場合には、３つの各衛星力検出パッドからの力の値が、所定のしきい値を超えていない場合には、プロセッサは、ユーザは一次機能を使用したがっていると判定する。力の値が所定のしきい値を超えている場合には、プロセッサは、ユーザは最大の値の衛星力検出パッドに関連する二次機能を使用したがっていると判定する。
【００４４】
ステップ６２０において、各衛星力検出パッドに関連する力の値、および作動したキーのキー識別子が、後の使用のために一時格納レジスタ６２５内に格納される。
ステップ６３０において、プロセッサがステップ６１０において判定した機能が表示される。例えば、プロセッサが、使用したがっている機能が図１の力検出キー１３２に関連する一次機能であると判定した場合には、数字２が表示される。
【００４５】
次に、ユーザは、ステップ６４０において、ドームがつぶれるほど大きな力で次のキーを押し、中央スイッチをオンにする。ステップ６５０において、押されたキーがバックスペース・キーかまたは他の誤り訂正キーであるかどうかの判定が行われる。バックスペース・キーは標準キーであり、力検出キーではない。しかし、バックスペース・キーを力検出キーとして実施することができる。押したキーがバックスペース・キーでなかった場合には、意図したキー押下を判定するために、流れはステップ６１０に戻る。押したキーがバックスペース・キーであった場合には、流れは、ステップ６６０で他のキーが押されるのを待つ。ステップ６７０において、押した他のキーが、ステップ６０１において押したキーと同じ力検出キーでないと判定した場合には、その力の値およびキー識別子が、一時格納レジスタ６２５内に格納され、プロセッサは、ユーザが最初に間違ったキーを押したものと判定し、ステップ６１０に戻る。
【００４６】
ステップ６７０において、他の押したキーが一時格納レジスタ６２５により確立したように、ステップ６０１において押したキーと同じ力検出キーであると判定した場合には、ステップ６８０において、プロセッサは訂正した機能を反映するために記憶装置６１５内のアルゴリズムを更新する。例えば、ユーザは、ある文字を入力しようとして、中心から少しだけずれたあるキーを押す場合がある。ステップ６３０において表示される機能は、一次機能、すなわち、押した力検出キーに関連するある数字である。一次機能を使用したい二次機能に訂正すると、記憶装置６１５内のアルゴリズムが、その特定の力検出キーに対する二次機能の入力のしきい値を低減するために更新される。逆に、ユーザがある数字を入力しようとして中心から少しずれたあるキーを押した場合には、最初に押したキーを訂正するプロセスは、また、その力検出キーの一次機能入力の格納しているしきい値を増大する。また、ユーザがある二次機能を同じ力検出キーの他の二次機能で置き換えた場合には、アルゴリズムは、衛星力検出パッドのしきい値を個々に調整する。
【００４７】
サンプル基本相対力アルゴリズムの場合には、一次機能または二次機能を意図したのかどうかを判定する衛星力検出パッド間の格納しているしきい値の差の値を調整するために、アルゴリズムが更新される。サンプル基本絶対力アルゴリズムの場合には、一次機能と二次機能とを区別する所定のしきい値を調整するためにアルゴリズムが更新される。もっと高度のアルゴリズムを更新すると、個々の力検出キーの衛星力検出パッド上に異なるレベルの斜めの圧力を加えることができ、左右のキーの押下を最適にすることができ、キー構成要素の老化によるすべての影響を調整することができる。
【００４８】
ステップ６９９において、訂正した機能が表示され、ステップ６４０に戻る。ステップ６４０において押した他のキーが、ステップ６５０において判定したようにバックスペース・キーであった場合には、追加の誤り訂正が行われる。それ故、キー・パッドは、ユーザのキーの押し方を考慮したプロセッサ・アルゴリズムを調整する。流れの動作は継続することもでき、ユーザの初期のトレーニング期間のようなある学習期間、または電子デバイスの主なオペレータがデバイスを操作している期間に限定することもできる。
【００４９】
図７は、他の実施形態によるキーパッド７１０を備える電子デバイス７００である。図１の電子デバイス１００は、標準電話キーパッド構成に基づいて１２の力検出キーを備えていて、２つのキーも文字Ａ、Ｂ、Ｃに関連する。電子デバイス７００は、数字キーパッド上に置かれたＱＷＥＲＴＹキーボードに基づいて、１５の力検出キー７３０を有する。この他の実施形態の場合には、１つの力検出キーは、最大１つの一次機能（送信、終了、１、２、３、４、５、６、７、８、９、０、＊、＃）および４つの二次機能を有する。
【００５０】
例えば、力検出キー７３２は、数字５を入力する一次機能および文字Ｇ、Ｈ、ＢまたはＮを入力する４つの二次機能を有する。この他の実施形態の場合には、数個の力検出キー７３３、７３４が、無線通信機能である一次機能を有し、文字入力機能を有さない。
【００５１】
キーの間隔を短くし、しかも二次機能選択への適当な感度を持たせるために、１つの衛星力検出パッド７９１、７９２、７９３、７９４を２つ以上のキーに関連づけることができる。例えば、衛星力検出パッド７９１は、キー７３２の中央スイッチが作動した場合、キー７３２の中央スイッチおよび文字Ｇを入力する二次機能に関連する。同じ衛星力検出パッド７９１は、キー７３９の中央スイッチが作動した場合、文字Ｔを入力する二次機能に関連する。同様に、衛星力検出パッド７９２、７９３、７９４はそれぞれ４つの関連キーを有する。２つのキーだけが衛星力検出パッド７９５に関連する。
【００５２】
それ故、電子デバイスのキーパッドは、英数字を直接入力し、他の機能を直接入力することができるキーを有し、このキーパッドは、１つのキーの下の１つのポプル・ドームのなじみの触感を有し、このキーパッドは、ユーザのキーの押し方への機能判定アルゴリズムを調整する学習機能を提供する。
【００５３】
本発明は、本発明者がその理解を確立し、通常の当業者が本発明を作り使用することができるようにする方法で記載した、現時点で好適であると思われる実施形態および本発明の最善の形態を含んでいるが、本明細書に記載する実施形態には多くの等価物があり、本発明の範囲から逸脱することなしに種々に修正し変更することができることを理解することができるだろう。本発明は、図示の実施形態に限定されずに、本出願の審査中に行ったすべての補正および発行したこれら特許請求の範囲のすべての等価物を含む添付の特許請求の範囲により制限される。
【００５４】
また、第１および第２、頂部および底部等のような関係を表す用語を本明細書で使用した場合には、あるエンティティ、品目、または動作を他のエンティティ、品目または動作と区別するために使用しただけであって、このようなエンティティ、品目または動作間の実際のこのような関係または順序は必ずしもそうである必要はなく、またそれを意味するものでないことを理解されたい。本発明の機能の多くおよび本発明の原理の多くは、ソフトウェア・プログラムまたは命令によりまた内で最もよく実施することができる。通常の当業者であれば、例えば、利用することができる時間、現在の技術および経済的考慮を動機とするおそらくかなりの努力および多くの設計の選択を行う必要があっても、本明細書に記載するコンセプトおよび原理を理解すれば、このようなソフトウェア命令およびプログラムを最小の実験で容易に生成することができると考える。それ故、もししたとしても、このようなソフトウェアのさらなる説明は、説明を簡単にするためおよび本発明による原理およびコンセプトが分かりにくくなるのを最低限にとどめるために限定的なものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ある実施形態によるキーパッドを備える電子デバイス。
【図２】第１の実施形態による図１の電子デバイスの力検出キーの断面図。
【図３】図２の力検出キーの部分断面図。
【図４】第２の実施形態による図１の電子デバイスの力検出キーの断面図。
【図５】図４の力検出キーの部分断面図。
【図６】図２および図４の力検出キーの動作のフローチャート。
【図７】他の実施形態によるキーパッドを備える電子デバイス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、固定電話、移動電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）およびリモート・コントローラのようなデバイス用の小型のキーパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
電話、ＰＤＡ、リモート・コントローラまたは類似のデバイス用の小型のキーパッドは、通常、デバイスの動作を制御するための１２〜２０個のキーを有する。キーは、通常、数字キー「０」〜「９」；電話キー「＊」および「＃」；「メニュー」、「キャンセル」、「カーソル・アップ」、「カーソル・ダウン」、「カーソル右」、「カーソル左」および「選択」のような追加機能用のキーを含む。少なくともいくつかの例の場合、デバイスのサイズは、簡単にアクセスすることができるキーの数に大きな影響を与える。
【０００３】
デバイスを通して使用することができる機能の数を増大するために（またはデバイスのサイズを小さくする一方で、一定の数の機能を維持するために）、多くの場合、小型のキーパッド内のいくつかのキーは、デバイスのフィーチャおよび機能の数を増大することができるように、複数の機能および／または意味に関連している。通常、小型のキーパッドは、メッセージングおよび電話帳のような機能のための英数字キーパッドとして機能する。この場合、文字および数字の両方がキーパッドから入力される。
【０００４】
１つのキーを複数の英数字に関連づけるために種々のアプローチが使用されてきた。あるタイプのアプローチの場合には、１つのキーが１つのスイッチに関連し、ユーザが必要な文字を入手するためには、少なくともキーを１回押さなければならない（通常は、キーを２回以上押さなければならない）が、例えば、ユーザがキーを押すのを中止し（または他のキーを押して）、現在表示されている文字を選択したことを表示するまで、ユーザは英数字の選択を繰り返して行うために何回も１つのキーを押すことになる。
【０００５】
第２のタイプのアプローチの場合には、２つ以上のスイッチが、１つのキーに関連している。場合によっては、これらのマルチスイッチ・キーは、「クラスタ」キーまたは「組合せ」キーと呼ばれる。マルチスイッチ・キーに関連する１つまたは複数のスイッチをほぼ同時に作動すると、どの英数字が必要なのかが表示される。この第２のタイプのアプローチは、英数字をもっと楽に入力することができる。何故なら、ユーザは複数の文字に直接アクセスするのに１つのキーだけを操作すればよいからである。しかし、ユーザは、また、入力ミスを起こしやすくなる。何故なら、所望のスイッチだけにアクセスするためにはキーをかなり正確に押さなければならないし、また、マルチスイッチ・キーの触覚的なフィードバックに慣れていないからである。例えば、大部分のユーザは、スイッチの１つのポプル・ドーム（ｐｏｐｐｌｅ ｄｏｍｅ）を押した後で、キーを離すが、そのタイミングが、マルチスイッチ・キーの所望の結果を入手するために、ポプル・ドーム・スイッチの正確な組合せが作動する前になる場合がある。このユーザがこのような操作をすると、正しくない文字の入力を変更しなければならないし、ユーザがいらいらすることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
それ故、英数字の直接入力および他の機能の入力を容易にする小型のキーパッドが求められている。小型のキーパッドは、普通の触感を有していることが望ましい。下記の図面および添付の詳細な説明を注意深く見たり読んだりすれば、通常の当業者であれば本発明の種々の態様、機能および利点をよりよく理解することができるだろう。
【０００７】
力検出キーを備える電子デバイスは、スイッチ、第１の力の値を得るための第１の力検出領域、第２の力の値を得るための第２の力検出領域、およびスイッチが作動した場合に、第１の力の値および第２の力の値に基づいて、キーパッドの選択した機能を判定するためのプロセッサを有する。第１の力検出領域および第２の力検出領域は、力−電圧応答値を示す部分抵抗材料を使用している。電子デバイス内には他の力検出領域および他の機能も内蔵させることができる。プロセッサは、ユーザの意図する機能選択を判定するためにキーの押下訂正に適合する。スイッチをドーム・スイッチとして形成することにより、力検出キーは、ユーザに明快な触覚的なフィードバックを与える。力検出キーは、力検出キーのアクチュエータ・トポロジーおよびアクチュエータを形成するための材料により、種々の用途およびユーザの好みに合うように構成することができる。
【０００８】
図１は、ある実施形態によるキーパッド１１０を備える電子デバイス１００である。図の特定の実施形態の場合には、電子デバイス１００は、移動電話のような無線通信デバイスであるが、キーパッド１１０は、固定電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、リモート・コントローラ、ラップトップ・コンピュータ、および他のキー付き電子デバイスに容易に適用することができる。キーパッド１１０は、複数のキー１２０、１３０を有する。６つのキー１２０は、従来のキーである。１２のキーは力検出キー１３０である。この力検出キーについては、図２〜図５のところで詳細に説明する。
【０００９】
この実施形態の場合には、各力検出キー１３０は、通常、広い中央領域および３つの衛星領域を含む三角形をしている。標準電話キーパッドは、最高３つの文字を１つの電話番号０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、＊、および＃に関連づけている。それ故、キー１３２のような特定のキーは、数字２を入力する一次機能、および文字Ａ、ＢまたはＣを入力する３つの二次機能を有する。３つの各衛星領域は、一意の文字を入力する３つの二次機能のうちの１つに関連する。各一次機能に対する１つの数字および３つの各二次機能に対する１つの文字のこの割当てを使用して、標準英数字セットを標準電話キーパッドの１２のキー全体に割り当てることができる。
【００１０】
キーパッド１１０は、また、キー１２０、１３０の少なくともいくつかのアクチュエータ１２１、１７０が露出している複数の開口部１５０を備えるカバー１４０を有する。露出している接触面は、外部からの力を受けて、その力を中央スイッチおよびアクチュエータ１２１、１７０の下に位置する複数の衛星力検出パッドに伝えることができる。
【００１１】
電子デバイス１００は、キーの押下のようなユーザ入力を解釈し、視覚的なディスプレイ、可聴音の警報または制御信号のようなユーザ出力を供給するプロセッサを含む。プロセッサは、また、特定のキーの押下によりどの機能が作動したのかを判定するためにキーの押下を解釈する。キーの衛星力検出パッドが検出した力により、プロセッサは、キーの押下により、一次機能またはいくつかの可能な二次機能のうちの１つが入力されたのかどうかを判定する。
【００１２】
電子デバイスの特定の用途により、いくつかの一次および二次機能を使用することができるようにするために、いくつかのキーおよびキー構成を使用することができる。例えば、キーを楕円形にし、２つの衛星領域を有することもできるし、キーを四角または菱形にして、４つの衛星領域を有することもできる。若干異なる構成にすることにより、非ローマ字化言語の文字セットのようないくつかの文字セットを、図１に示すキーパッド類似のキーパッド上で実施することができる。
【００１３】
図２は、第１の実施形態による図１の電子デバイス１００の力検出キー２００の断面図である。図１のキー１３０のような力検出キーは、キー２００の複数の力検出パッド２９０に、どれだけ大きな圧力が加えられているのかを測定するために力検出材料を使用する。中央スイッチ２８０がアクチュエータ２７０上の外圧によりオンになった場合に、力が測定される。
【００１４】
力検出キー２００の種々の構成要素は、プリント基板材料のような共通の基板２１０上に支持されている。他の構造は、金属、プラスチックまたは他の剛体のベースにより支持されている柔軟な基板上にプリント回路を含む。少なくとも１つの実施形態の場合には、共通の基板２１０は一般的に平面である。
【００１５】
中央スイッチ２８０は、共通の基板２１０の表面上にスイッチ接点２２０により形成されている。インタリーブしている導電性トレースは、通常、中央スイッチ接点２２０のトポグラフィを形成する。それ故、導電性のポプル・ドーム２２５を導電性トレースに対して押すと、スイッチがオンになる。ドーム２２５は、うっかりしてキーが押されるのを防止するのを助け、また、キーの押下により中央スイッチ２８０が作動した場合、触覚的なフィードバックを与える。
【００１６】
中央スイッチ２８０の周囲の衛星力検出パッド２９０は、インタリーブしている導電性トレースから形成されている衛星力接点２３０を含む。部分抵抗材料２５０の層が、スペーサ接着剤により衛星力接点２３０上に位置する。接点２３０に対して押しつけるために部分抵抗材料２５０に力が加わると、衛星力接点２３０のインタリーブしている導電性トレースの間に、もっと導電性の高い電路が形成される。これにより、部分抵抗材料２５０に力が加わるにつれて、増大するある電圧の値が発生し、この電圧の値は中央スイッチ２８０がオンになった場合に測定される。インタリーブしている導電性トレース、圧力または移動センサ、光センサまたは歪み計上に位置する部分容量性材料のような他の材料も、衛星力検出パッド２９０を形成するために使用することができる。また、力検出パッド２９０は、容易に入手することができる力検出高分子厚膜デバイスの形で実施することができる。
【００１７】
少なくとも１つの実施形態の場合には、キー２００は、ユーザに硬いタッチを与える頂部接触面を供給する硬質プラスチック・アクチュエータ２７０を含み、この硬質プラスチックは、キー押下の力を底部接触面上の中央スイッチ２８０および衛星力検出パッド２９０に分散するのを助ける。硬質プラスチック・アクチュエータ２７０は、また、ユーザに触覚的なフィードバックを与えるために、ポプル・ドームのはっきりしたパチッという感じを与える。アクチュエータ２７０は、図１のキーパッド１１０内の複数のアクチュエータと整合していて、これらを支持しているパッド２５５上に支持されている。パッド２５５は、シリコンのような柔軟なエラストマー材料からできている。アクチュエータ２７０は、ドーム２２５および中央スイッチ接点２２０の上に位置する中央プランジャ２７５を生成するように形成されている。それ故、アクチュエータ２７０の頂部接触面を下方に押すと、底部接触面上の中央プランジャ２７５が、中央スイッチ接点２２０に対してドーム２２５を押し、中央スイッチ２８０がオンになる。
【００１８】
アクチュエータ２７０の底部接触面は、衛星力検出パッド２９０の上に位置する衛星プランジャ２６５を含む。それ故、アクチュエータ２７０の頂部接触面上の斜めの圧力は、測定することができる衛星力接点２３０に対してある力を発生する。
【００１９】
アクチュエータ２７０は、カバー２４０内の開口部２４５内におよびポプル・ドーム２２５および衛星力接点２３０上にアクチュエータ２７０を位置させるために、周縁部上に形成されているフランジ２７２を含む。フランジ２７２は、カバー２４０内の開口部のサイズおよび形状を越えて少なくとも一部が延びるように構成されている。アクチュエータ２７０が図１の電子デバイス１００内に正しく位置している場合には、アクチュエータ２７０の一部がカバー２４０内の開口部を通して露出し、フランジ２７２はカバー２４０の背後に位置する。次に、アクチュエータ２７０上のセンターからずれる力により、最も近い衛星プランジャ２６５上に力が発生する。それ故、中央スイッチ２８０がオンになると、選択した衛星力検出パッド２９０上にかなりの力の値が生じる。
【００２０】
検出衛星力検出パッド２９０を供給する１つの方法として、衛星プランジャ２６５は、カバー２４０の下に位置していて、衛星力接点２３０の大きな部分上に圧力を生じるように設計されている。スイッチ接点トポグラフィおよび衛星力接点２３０と接触する衛星プランジャ２６５の領域は、衛星力検出パッド２９０の感度が最大になるように設計することができる。中央プランジャと衛星プランジャとの距離を増大した場合も、衛星力検出パッドの感度が増大する。
【００２１】
図３は、図２の力検出キー２００の部分斜視断面図である。硬質プラスチック・アクチュエータ２７０は、中央プランジャ２７５および少なくとも１つの衛星プランジャ２６５を有する。アクチュエータ２７０は、図２のところですでに説明したフランジ２７２を含む。
【００２２】
中央スイッチは、中央スイッチ接点（図２に示す）上に位置する導電性ポプル・ドーム２２５を含む。ポプル・ドーム２２５は、作動中のドームの長い移動距離により触覚的なフィードバックを与える基板２１０から高く隆起している三角形をしている。このタイプのポプル・ドームも、中央プランジャ２７５に対して大きな対象領域（「スイート・スポット」）を提供する。アクチュエータ２７０上に斜めの圧力が予想されるので、いくつかのキー押下方式を使用できるようにするために対象領域が広いと有利である。他のドーム形としては、円形、逆ディンプルを含む円形、４本足、および矩形等がある。
【００２３】
衛星プランジャ２６５は衛星力接点２３０上に位置する。部分抵抗材料２５０の層が衛星プランジャ２６５と衛星力接点２３０の間に位置する。すでに説明したように、アクチュエータ２７０上に斜めの圧力が加わると、少なくとも１つの衛星プランジャ２６５は、部分抵抗材料２５０の関連する部分および衛星力接点２３０上に圧力を加える。下向きの圧力が加わると、ポプル・ドーム２２５がつぶれて中央スイッチ２８０をオンにする。中央スイッチがオンになると、意図する文字を判定するために、各衛星力接点２３０上で力が測定される。
【００２４】
力検出キーは、その意図する用途により異なるアーキテクチャを有することができる。異なるアクチュエータ材料は、力検出キーの触覚的なフィードバックに影響を与える。プランジャの設置を変えると、中央スイッチおよび衛星力検出パッドの感度が影響を受ける。
【００２５】
図４は、第２の実施形態による図１の電子デバイス１００の力検出キー４００の断面図である。図１のキー１３０のような力検出キーは、キー４００の複数の力検出パッド４９０に、どれだけ大きな圧力がかかっているのかを測定するために力検出材料を使用する。アクチュエータ４７０上の外圧により中央スイッチ４８０がオンになった場合に、力が測定される。
【００２６】
アクチュエータ４７０は、硬質プラスチック材料からできているキー・キャップ４７１を含み、フランジ４７２および中央プランジャ４７５を含む。硬質プラスチック・キー・キャップ４７１は、ユーザにしっかりしたタッチを与える頂部接触面を有し、硬質プラスチックは、キー押下の力を中央スイッチ４８０および衛星力検出パッド４９０に分散するのを助ける。キー・キャップ４７１は、合成アクチュエータ４７０の下面を形成しているパッド４５５に取り付けられる。パッド４５５は、シリコンのような柔軟な材料から形成される。パッド４５５は、キー・キャップ４７１と整合していて、これを支持し、また、柔軟で変形することができる衛星プランジャ４６５を含むアクチュエータ４７０に底部接触面を供給する。キー・キャップ４７１の一部は、カバー４４０内の開口部４４５を通して露出していて、一方、フランジ４７２および中央プランジャ４７５はカバー４４０の下に位置する。
【００２７】
すでに説明したように、アクチュエータ４７０の頂部接触面上に下向きの圧力を加えると、アクチュエータ４７０の底部接触面上の中央プランジャ４７５がポプル・ドーム４２５を押し、中央スイッチ接点４２０がオンになる。アクチュエータ４７０の頂部接触面上に斜めの圧力が加わると、アクチュエータ４７０の底部接触面上の少なくとも１つの衛星プランジャ４６５が、衛星力接点４３０にもっとしっかりと接触する。衛星プランジャ４６５にもっと大きな圧力が加わると、衛星プランジャ４６５が湾曲して、部分抵抗材料４５０および衛星力接点４３０に対してより広い圧力領域を供給する。これにより、加えられる力により変化する衛星力検出パッド４９０からの電圧の値の発生を助ける。
【００２８】
キー・キャップ４７１の周囲に形成されているフランジ４７２は、アクチュエータ４７０をカバー４４０内およびポプル・ドーム４２５および衛星力接点４３０上に位置させる。フランジ４７２の少なくとも一部は、カバー４４０内の開口部のサイズおよび形状を越えて延びるように構成されている。アクチュエータ４７０が電子デバイス内に正しく位置している場合には、キー・キャップ４７１の一部が、カバー４４０内の開口部を通して露出し、フランジ４７２はカバー４４０の背後に位置する。次に、アクチュエータ４７０上のセンターからずれる力により、最も近い衛星プランジャ４６５上に力が発生する。それ故、中央スイッチ４８０がオンになると、選択した衛星力パッド４９０上にかなりの力の値が生じる。
【００２９】
触覚的なフィードバックは、この第２の実施形態による力検出キーの触感より柔らかい。アクチュエータ４７０の下の柔軟なパッド４５５は、もっと柔らかい応答を発生し、この応答は、キー・キャップ４７１の中央プランジャ４７５を通してポプル・ドーム４２５の触覚的なフィードバックにも影響を与える。
【００３０】
力検出キー４００の種々の構成要素は、プリント基板材料のような共通の基板４１０上に支持されている。他の構造は、金属、プラスチックまたは他の剛体のベースにより支持されている柔軟な基板上にプリント回路を含む。少なくとも１つの実施形態の場合には、共通の基板４１０は一般的に平面である。
【００３１】
中央スイッチ４８０は、共通の基板４１０の表面上に、導電性ポプル・ドーム４２５およびスイッチ接点４２０により形成されていて、そのためポプル・ドーム４２５に加えた所定の大きさの外力が加わると、中央スイッチ接点４２０上にドームをつぶしてスイッチをオンにする。インタリーブしている導電性トレースは、通常、中央スイッチ接点４２０のトポグラフィを形成する。ドーム４２５は、うっかりしてキーが押されるのを防止するのを助け、また、キーの押下により中央スイッチ４８０が作動した場合、触覚的なフィードバックを与える。
【００３２】
中央スイッチ４８０の周囲の衛星力検出領域内の衛星力検出パッド４９０は、インタリーブしている導電性トレースから形成されている衛星力接点４３０を含む。部分抵抗材料４５０の層が、スペーサ接着剤により衛星力接点４３０上に位置する。接点４３０に対して押しつけるために部分抵抗材料４５０に力が加わると、衛星力接点４３０のインタリーブしている導電性トレース間に電路が形成される。もっと大きな力が加わると、電路の導電性が増大する。これにより、抵抗材料４５０に力が加わるにつれて、増大するある電圧の値が発生し、この電圧の値は中央スイッチ４８０がオンになった場合に測定される。インタリーブしている導電性トレース、圧力または移動センサ、光センサまたは歪み計上に位置する部分容量性材料のような他の材料も、衛星力検出パッド４９０を形成するために使用することができる。力検出パッド４９０は、また、容易に入手することができる力検出高分子厚膜デバイスの形で実施することができる。
【００３３】
図５は、図４の力検出キー４００の部分断面図である。アクチュエータ４７０は、硬質プラスチック・キー・キャップ４７１および柔軟なパッド４５５の一部により形成されている。キー・キャップ４７１は、フランジ４７２および中央プランジャ４７５を含む。柔軟なパッド４５５は、アクチュエータ４７０の下面を形成し、衛星プランジャ４６５を含む。この第２の実施形態の衛星プランジャ４６５は、第１の実施形態の場合より中央プランジャ４７５に近いことに留意されたい。このことは、特定の実施形態において衛星プランジャと中央プランジャとの相対位置を変えることができることを示している。
【００３４】
ポプル・ドーム４２５は、作動中の大きなドームの移動距離により触覚的なフィードバックを与える基板４１０から高く隆起している三角形をしている。このタイプのポプル・ドームは、また、中央プランジャ４７５に対して大きな対象領域（「スイート・スポット」）を供給する。アクチュエータ４７０上に斜めの圧力が予想されるので、いくつかのキー押下方式を使用できるようにするために対象領域が広いと有利である。他のドーム形としては、円形、逆ディンプルを含む円形、４本足、および矩形等がある。
【００３５】
斜めの力がアクチュエータ４７０に加わると、衛星プランジャ４６５を形成している柔軟なパッド４５５の一部が斜めの力により、抵抗材料４５０の一部を衛星力接点４３０に押しつける。キー・キャップ４７１は、少なくとも一部が、図４のカバー４４０内の開口部のサイズおよび形状を越えて延びるように構成されているフランジ４７２を含む。
【００３６】
アクチュエータ４７０が電子デバイス内に正しく位置している場合には、キー・キャップ４７１の一部が、図４のカバー４４０内の開口部を通して露出し、フランジ４７２はカバーの背後に位置する。次に、衛星力検出パッド４９０のうちの少なくとも１つ上の中心からずれる力が、柔軟なパッドの衛星プランジャ４６５上に力を加える。それ故、中央スイッチがオンになると、選択した衛星力パッド上にかなりの力の値が生じる。
【００３７】
検出衛星力検出パッド４９０を供給する１つの方法として、パッド４５５が、もっと硬いキー・キャップ４７１の下に柔軟なエラストマー材料により形成される。パッド４５５は、衛星力接点４３０と整合している衛星プランジャ４６５を含む。それ故、パッド４５５の衛星プランジャ４６５にもっと大きな圧力が加わると、衛星プランジャ４６５は、湾曲して部分抵抗材料４５０および衛星力接点４３０に対してもっと広い圧力領域を供給する。これにより、加えられる力により変化する衛星力検出パッド５９０からの電圧の値の発生を助ける。
【００３８】
キー・キャップ４７１およびパッド４５５の一部が形成するアクチュエータ４７０により、ユーザは柔らかな触覚的なフィードバックを感じることができ、衛星力検出パッド４９０上の力が加わる面積を変化させることができる。
【００３９】
これらの実施形態の場合には、図１の力検出キー１３０の力の値を得るために、３つのアナログ−デジタル変換器しか必要としない。３つのアナログ−デジタル変換器は、衛星力接点の各トリオに並列に結合している。この場合、アナログ−デジタル変換器は、中央スイッチ接点マトリックスにも結合しているプロセッサに結合している。
【００４０】
図６は、図２〜図５の力検出キー２００、４００の動作のフローチャート６００である。中央スイッチ接点２２０、４２０、および力検出キー２００、４００の衛星力検出接点２３０、４３０と結合しているプロセッサは、キー２００、４００に対して選択した機能を判定するために、中央スイッチ２８０、４８０がオンになると、関連する各衛星力検出パッド２９０、４９０の力の値を測定する。
【００４１】
ステップ６０１において、ユーザはドーム２２５、４２５がつぶれるほど大きな力でキーを押し、図２〜図５の中央スイッチ２８０、４８０をオンにする。ステップ６１０において、プロセッサは、衛星力検出パッドから力の値を入手し、その力の値をユーザの意図を判定するために使用する。記憶装置６１５内に格納している種々のアルゴリズムを、ユーザの意図を判定するために使用することができる。例えば、プロセッサは、相対力アルゴリズムまたは絶対力アルゴリズムを使用することができる。
【００４２】
サンプル基本相対力アルゴリズムの場合には、３つの各衛星力検出パッドからの力の値がほぼ等しい場合には（例えば、相互の２０％以内）、プロセッサはユーザは一次機能を使用したがっていると判定する。ある力の値が他の力の値よりかなり大きい場合には（例えば、２０％以上）、プロセッサは、ユーザがもっと大きな値の衛星力検出パッドに関連する二次機能を使用したがっていると判定する。
【００４３】
サンプル基本絶対力アルゴリズムの場合には、３つの各衛星力検出パッドからの力の値が、所定のしきい値を超えていない場合には、プロセッサは、ユーザは一次機能を使用したがっていると判定する。力の値が所定のしきい値を超えている場合には、プロセッサは、ユーザは最大の値の衛星力検出パッドに関連する二次機能を使用したがっていると判定する。
【００４４】
ステップ６２０において、各衛星力検出パッドに関連する力の値、および作動したキーのキー識別子が、後の使用のために一時格納レジスタ６２５内に格納される。
ステップ６３０において、プロセッサがステップ６１０において判定した機能が表示される。例えば、プロセッサが、使用したがっている機能が図１の力検出キー１３２に関連する一次機能であると判定した場合には、数字２が表示される。
【００４５】
次に、ユーザは、ステップ６４０において、ドームがつぶれるほど大きな力で次のキーを押し、中央スイッチをオンにする。ステップ６５０において、押されたキーがバックスペース・キーかまたは他の誤り訂正キーであるかどうかの判定が行われる。バックスペース・キーは標準キーであり、力検出キーではない。しかし、バックスペース・キーを力検出キーとして実施することができる。押したキーがバックスペース・キーでなかった場合には、意図したキー押下を判定するために、流れはステップ６１０に戻る。押したキーがバックスペース・キーであった場合には、流れは、ステップ６６０で他のキーが押されるのを待つ。ステップ６７０において、押した他のキーが、ステップ６０１において押したキーと同じ力検出キーでないと判定した場合には、その力の値およびキー識別子が、一時格納レジスタ６２５内に格納され、プロセッサは、ユーザが最初に間違ったキーを押したものと判定し、ステップ６１０に戻る。
【００４６】
ステップ６７０において、他の押したキーが一時格納レジスタ６２５により確立したように、ステップ６０１において押したキーと同じ力検出キーであると判定した場合には、ステップ６８０において、プロセッサは訂正した機能を反映するために記憶装置６１５内のアルゴリズムを更新する。例えば、ユーザは、ある文字を入力しようとして、中心から少しだけずれたあるキーを押す場合がある。ステップ６３０において表示される機能は、一次機能、すなわち、押した力検出キーに関連するある数字である。一次機能を使用したい二次機能に訂正すると、記憶装置６１５内のアルゴリズムが、その特定の力検出キーに対する二次機能の入力のしきい値を低減するために更新される。逆に、ユーザがある数字を入力しようとして中心から少しずれたあるキーを押した場合には、最初に押したキーを訂正するプロセスは、また、その力検出キーの一次機能入力の格納しているしきい値を増大する。また、ユーザがある二次機能を同じ力検出キーの他の二次機能で置き換えた場合には、アルゴリズムは、衛星力検出パッドのしきい値を個々に調整する。
【００４７】
サンプル基本相対力アルゴリズムの場合には、一次機能または二次機能を意図したのかどうかを判定する衛星力検出パッド間の格納しているしきい値の差の値を調整するために、アルゴリズムが更新される。サンプル基本絶対力アルゴリズムの場合には、一次機能と二次機能とを区別する所定のしきい値を調整するためにアルゴリズムが更新される。もっと高度のアルゴリズムを更新すると、個々の力検出キーの衛星力検出パッド上に異なるレベルの斜めの圧力を加えることができ、左右のキーの押下を最適にすることができ、キー構成要素の老化によるすべての影響を調整することができる。
【００４８】
ステップ６９９において、訂正した機能が表示され、ステップ６４０に戻る。ステップ６４０において押した他のキーが、ステップ６５０において判定したようにバックスペース・キーであった場合には、追加の誤り訂正が行われる。それ故、キー・パッドは、ユーザのキーの押し方を考慮したプロセッサ・アルゴリズムを調整する。流れの動作は継続することもでき、ユーザの初期のトレーニング期間のようなある学習期間、または電子デバイスの主なオペレータがデバイスを操作している期間に限定することもできる。
【００４９】
図７は、他の実施形態によるキーパッド７１０を備える電子デバイス７００である。図１の電子デバイス１００は、標準電話キーパッド構成に基づいて１２の力検出キーを備えていて、２つのキーも文字Ａ、Ｂ、Ｃに関連する。電子デバイス７００は、数字キーパッド上に置かれたＱＷＥＲＴＹキーボードに基づいて、１５の力検出キー７３０を有する。この他の実施形態の場合には、１つの力検出キーは、最大１つの一次機能（送信、終了、１、２、３、４、５、６、７、８、９、０、＊、＃）および４つの二次機能を有する。
【００５０】
例えば、力検出キー７３２は、数字５を入力する一次機能および文字Ｇ、Ｈ、ＢまたはＮを入力する４つの二次機能を有する。この他の実施形態の場合には、数個の力検出キー７３３、７３４が、無線通信機能である一次機能を有し、文字入力機能を有さない。
【００５１】
キーの間隔を短くし、しかも二次機能選択への適当な感度を持たせるために、１つの衛星力検出パッド７９１、７９２、７９３、７９４を２つ以上のキーに関連づけることができる。例えば、衛星力検出パッド７９１は、キー７３２の中央スイッチが作動した場合、キー７３２の中央スイッチおよび文字Ｇを入力する二次機能に関連する。同じ衛星力検出パッド７９１は、キー７３９の中央スイッチが作動した場合、文字Ｔを入力する二次機能に関連する。同様に、衛星力検出パッド７９２、７９３、７９４はそれぞれ４つの関連キーを有する。２つのキーだけが衛星力検出パッド７９５に関連する。
【００５２】
それ故、電子デバイスのキーパッドは、英数字を直接入力し、他の機能を直接入力することができるキーを有し、このキーパッドは、１つのキーの下の１つのポプル・ドームのなじみの触感を有し、このキーパッドは、ユーザのキーの押し方への機能判定アルゴリズムを調整する学習機能を提供する。
【００５３】
本発明は、本発明者がその理解を確立し、通常の当業者が本発明を作り使用することができるようにする方法で記載した、現時点で好適であると思われる実施形態および本発明の最善の形態を含んでいるが、本明細書に記載する実施形態には多くの等価物があり、本発明の範囲から逸脱することなしに種々に修正し変更することができることを理解することができるだろう。本発明は、図示の実施形態に限定されずに、本出願の審査中に行ったすべての補正および発行したこれら特許請求の範囲のすべての等価物を含む添付の特許請求の範囲により制限される。
【００５４】
また、第１および第２、頂部および底部等のような関係を表す用語を本明細書で使用した場合には、あるエンティティ、品目、または動作を他のエンティティ、品目または動作と区別するために使用しただけであって、このようなエンティティ、品目または動作間の実際のこのような関係または順序は必ずしもそうである必要はなく、またそれを意味するものでないことを理解されたい。本発明の機能の多くおよび本発明の原理の多くは、ソフトウェア・プログラムまたは命令によりまた内で最もよく実施することができる。通常の当業者であれば、例えば、利用することができる時間、現在の技術および経済的考慮を動機とするおそらくかなりの努力および多くの設計の選択を行う必要があっても、本明細書に記載するコンセプトおよび原理を理解すれば、このようなソフトウェア命令およびプログラムを最小の実験で容易に生成することができると考える。それ故、もししたとしても、このようなソフトウェアのさらなる説明は、説明を簡単にするためおよび本発明による原理およびコンセプトが分かりにくくなるのを最低限にとどめるために限定的なものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ある実施形態によるキーパッドを備える電子デバイス。
【図２】第１の実施形態による図１の電子デバイスの力検出キーの断面図。
【図３】図２の力検出キーの部分断面図。
【図４】第２の実施形態による図１の電子デバイスの力検出キーの断面図。
【図５】図４の力検出キーの部分断面図。
【図６】図２および図４の力検出キーの動作のフローチャート。
【図７】他の実施形態によるキーパッドを備える電子デバイス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キーを備える電子デバイスであって、
ポプル・ドームを有するスイッチと、
第１の力の値を入手するための第１の力検出領域と、
第２の力の値を入手するための第２の力検出領域と、
前記スイッチが作動した場合に、前記第１の力の値および前記第２の力の値に基づいて、前記キーの選択した機能を判定するために、前記スイッチ、前記第１の力検出領域および前記第２の力検出領域と結合しているプロセッサとを備える電子デバイス。
【請求項２】
前記第１の力検出領域および前記第２の力検出領域が、
力−電圧応答値を示す部分抵抗材料を含む請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記スイッチが作動した場合に、第３の力の値を入手するための第３の力検出領域をさらに有し、
前記プロセッサが、また、前記第３の力検出領域と結合し、前記スイッチが作動した場合に、前記第１の力の値、前記第２の力の値、および前記第３の力の値に基づいて、前記キーの選択した機能を判定する請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記第１の力の値、前記第２の力の値および前記第３の力の値が、すべて格納しているしきい値の値以下である場合に、前記選択した機能が一次機能である請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記第１の力の値が格納しているしきい値の値を超えた場合に、前記選択した機能が二次機能である請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記選択した機能が、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、＊および＃からなるグループからの１つの文字を入力する一次機能である請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記スイッチの上に位置する、少なくとも所定の大きさの圧力を受けた場合に、前記スイッチを作動するためのアクチュエータをさらに備える請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記アクチュエータが、
前記スイッチの上に位置するプランジャを備える請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記ポプル・ドームが、前記プランジャの下に位置する請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記アクチュエータが、
前記第１の力検出領域の上に位置する第１の衛星プランジャと、
前記第２の力検出領域の上に位置する第２の衛星プランジャとを備える請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項１】
キーを備える電子デバイスであって、
ポプル・ドームを有するスイッチと、
第１の力の値を入手するための第１の力検出領域と、
第２の力の値を入手するための第２の力検出領域と、
前記スイッチが作動した場合に、前記第１の力の値および前記第２の力の値に基づいて、前記キーの選択した機能を判定するために、前記スイッチ、前記第１の力検出領域および前記第２の力検出領域と結合しているプロセッサとを備える電子デバイス。
【請求項２】
前記第１の力検出領域および前記第２の力検出領域が、
力−電圧応答値を示す部分抵抗材料を含む請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記スイッチが作動した場合に、第３の力の値を入手するための第３の力検出領域をさらに有し、
前記プロセッサが、また、前記第３の力検出領域と結合し、前記スイッチが作動した場合に、前記第１の力の値、前記第２の力の値、および前記第３の力の値に基づいて、前記キーの選択した機能を判定する請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記第１の力の値、前記第２の力の値および前記第３の力の値が、すべて格納しているしきい値の値以下である場合に、前記選択した機能が一次機能である請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記第１の力の値が格納しているしきい値の値を超えた場合に、前記選択した機能が二次機能である請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記選択した機能が、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、＊および＃からなるグループからの１つの文字を入力する一次機能である請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記スイッチの上に位置する、少なくとも所定の大きさの圧力を受けた場合に、前記スイッチを作動するためのアクチュエータをさらに備える請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記アクチュエータが、
前記スイッチの上に位置するプランジャを備える請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記ポプル・ドームが、前記プランジャの下に位置する請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記アクチュエータが、
前記第１の力検出領域の上に位置する第１の衛星プランジャと、
前記第２の力検出領域の上に位置する第２の衛星プランジャとを備える請求項７に記載の電子デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００７−５２４９４５（Ｐ２００７−５２４９４５Ａ）
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５５２２１４（Ｐ２００６−５５２２１４）
【出願日】平成１７年２月３日（２００５．２．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００３２５６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７８９３８
【国際公開日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（３９０００９５９７）モトローラ・インコーポレイテッド (649)
【氏名又は名称原語表記】ＭＯＴＯＲＯＬＡ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月３日（２００５．２．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００３２５６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７８９３８
【国際公開日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（３９０００９５９７）モトローラ・インコーポレイテッド (649)
【氏名又は名称原語表記】ＭＯＴＯＲＯＬＡ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]