特開 2022-122904 ひずみ感知キーメンブレン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022122904

(43)【公開日】2022-08-23

(54)【発明の名称】ひずみ感知キーメンブレン

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/02 20060101AFI20220816BHJP

【ＦＩ】

G06F3/02 E

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022083197

(22)【出願日】2022-05-20

(62)【分割の表示】P 2020136723の分割

【原出願日】2020-08-13

(31)【優先権主張番号】16/586,280

(32)【優先日】2019-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】503260918

【氏名又は名称】アップル インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ａｐｐｌｅ Ｐａｒｋ Ｗａｙ，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０１４， Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】特許業務法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ウー， チア チ

(72)【発明者】

【氏名】ヴォスゲリッチアン， マイケル

(72)【発明者】

【氏名】ガオ， ミン

(72)【発明者】

【氏名】チェン， ナン

(72)【発明者】

【氏名】シャルマ， ヴィヨム

(72)【発明者】

【氏名】ワン， ウェンハオ

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電子装置用のキーボード構造体の有効性を改善するひずみを感知するメンブレン構造体を提供する。
【解決手段】電子装置は、内部メンブレン２０４をもつキーボードを有する。メンブレンは、例えば圧し潰し可能ドームが圧し潰されてメンブレンと接触するときに、打鍵に応答するひずみゲージ２１２のセットを有する。ひずみゲージは、メンブレンの温度及び微妙なたわみの影響を制限するために、ハーフ・ウイートスートン・ブリッジ構成で接続され、メンブレン上に配置される。ひずみゲージはまた、キーキャップ２０１が十分な力で押下されるときの抵抗差の検出値を拡大する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースと、
軸に沿って前記ベースに対して並進するように構成されたキーキャップと、
前記キーキャップと前記ベースとの間に配置されたメンブレン層であって、
可撓性シートと、
前記キーキャップと前記ベースとの間の前記可撓性シート上に配置され、前記軸に位置合わせされている第１のひずみゲージと、
前記キーキャップと前記ベースとの間の前記可撓性シート上に配置され、前記軸から離間している第２のひずみゲージと、
前記可撓性シート上に配置され、前記第１及び第２のひずみゲージをハーフブリッジ構成で接続する導電体と、を含むメンブレン層と、
を備えるキーボード。

【請求項2】

前記第１のひずみゲージは第１の非応力下抵抗を有し、前記第２のひずみゲージは第２の非応力下抵抗を有し、前記キーボードは、
前記キーキャップを前記ベースに連結する機械的支持体と、
前記第１のひずみゲージに対して前記第２のひずみゲージとは反対側の位置において前記キーキャップと前記ベースとの間の前記可撓性シート上に配置され、第３の非応力下抵抗を有する第３のひずみゲージであって、前記第２の非応力下抵抗は前記第３の非応力下抵抗と等しく、前記第１の非応力下抵抗は、前記第２及び第３の非応力下抵抗の合計とほぼ等しい、第３のひずみゲージと、
前記第１、第２、及び第３のひずみゲージに関連付けられた圧し潰し可能ドームであって、前記第１のひずみゲージを前記第２のひずみゲージ又は第３のひずみゲージよりも大きく反らせるように構成されている圧し潰し可能ドームと、
を更に備える請求項１に記載のキーボード。

【請求項3】

前記可撓性シートは、キーキャップ対向面を含み、前記第１及び第２のひずみゲージはいずれも前記キーキャップ対向面上に配置されている、請求項１に記載のキーボード。

【請求項4】

前記第１のひずみゲージが第１の主応力軸を含み、前記第２のひずみゲージは第２の主応力軸を含み、前記第１及び第２の主応力軸は平行である、請求項１に記載のキーボード。

【請求項5】

前記ベースは、前記軸に位置合わせされた凹部又は開口部を含み、前記第１のひずみゲージは、前記凹部又は開口部内に反らせることが可能である、請求項１に記載のキーボード。

【請求項6】

前記ベースは、前記キーキャップと垂直に位置合わせされた凹部又は開口部を含み、前記第２のひずみゲージは、前記凹部又は開口部から離間した前記可撓性シート上に配置される、請求項１に記載のキーボード。

【請求項7】

前記キーキャップと前記ベースとの間の前記可撓性シート上に配置された第３のひずみゲージを更に備える、請求項１に記載のキーボード。

【請求項8】

前記キーキャップと前記ベースとの間に配置され、圧し潰されると、前記第１のひずみゲージを反らせるように構成された圧し潰し可能ドームを更に備える、請求項１に記載のキーボード。

【請求項9】

ベース構造体と、
キーキャップと、
前記ベース構造体と前記キーキャップとの間に配置されたメンブレンと、前記キーキャップと前記ベース構造体との間の前記メンブレン上に配置された第１のピエゾ抵抗器、第２のピエゾ抵抗器、及び第３のピエゾ抵抗器であって、前記第２及び第３のピエゾ抵抗器は、前記第１のピエゾ抵抗器の両側に対称に配置されている、第１のピエゾ抵抗器、第２のピエゾ抵抗器、及び第３のピエゾ抵抗器と、
前記第１、第２、及び第３のピエゾ抵抗器を電圧源及び電圧測定装置に連結するように構成された導電材料と、
を備える、キーボード。

【請求項10】

前記キーキャップは、前記ベース構造体に対して移動して、前記第１のピエゾ抵抗器を前記第２及び第３のピエゾ抵抗器に対して反らせるように構成され、前記第２及び第３のピエゾ抵抗器に対する前記第１のピエゾ抵抗器の反りは、前記電圧測定装置において閾値電圧を生成するように構成されている、請求項９に記載のキーボード。

【請求項11】

圧し潰し可能ドームを更に備え、前記第２及び第３のピエゾ抵抗器は、前記圧し潰し可能ドームと前記ベース構造体との間に配置されている、請求項９に記載のキーボード。

【請求項12】

前記圧し潰し可能ドームは、前記メンブレン上の前記第１のピエゾ抵抗器の位置と接触していない第１の安定位置と、前記メンブレン上の前記第１のピエゾ抵抗器の位置に接触する第２の安定位置との間で移動するように構成されている、請求項１１に記載のキーボード。

【請求項13】

前記第１、第２、及び第３のピエゾ抵抗器が、前記導電材料によって直列に接続されている、請求項９に記載のキーボード。

【請求項14】

前記導電材料と前記第１、第２、及び第３のピエゾ抵抗器とは、前記電圧源及び前記電圧測定装置に接続すると、ハーフブリッジ回路を形成する、請求項９に記載のキーボード。

【請求項15】

前記キーキャップに取り付けられた機械的支持体を更に備え、前記メンブレンは、前記キーキャップと前記ベース構造体との間の機械的支持開口部のセットを含み、前記機械的支持開口部のセットは、前記第１のピエゾ抵抗器の荷重軸に平行に延びる、請求項９に記載のキーボード。

【請求項16】

前記第１のピエゾ抵抗器の非応力下抵抗は、前記第２及び第３のピエゾ抵抗器の非応力下抵抗の合計に等しい、請求項９に記載のキーボード。

【請求項17】

表面を有する可撓性基板と、
前記表面上に配置されたひずみゲージのセットと、
前記表面上に配置され、前記ひずみゲージのセットと少なくとも部分的に垂直に重なる導電トレースのセットと、
前記ひずみゲージのセットと関連付けられたキーキャップと、
を含むメンブレンを備える、キーボード。

【請求項18】

前記導電トレースのセットと前記キーキャップとの間に配置されたカバー層を更に備える、請求項１７に記載のキーボード。

【請求項19】

前記メンブレンは、比較的剛性の層に取り付けられ、前記ひずみゲージのセットのうち少なくとも１つのひずみゲージは、前記比較的剛性の層の開口部に位置合わせされている、請求項１７に記載のキーボード。

【請求項20】

前記少なくとも１つの導電トレースのセットと垂直に重なるように配置された前記少なくとも１つの付加的導電トレースと、前記導電トレースのセットのうち少なくとも１つの導電トレースと前記少なくとも１つの付加的導電トレースとの間に配置された絶縁層と、を更に備える、請求項１７に記載のキーボード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

説明される実施形態は概して、電子装置用のキーボード構造体に関する。より具体的には、本実施形態は、キーボード用のひずみを感知するメンブレン構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

業界内では、例えば、ラップトップコンピュータ、キーボード、並びに関連する機器及びアクセサリなどの様々な電子装置のサイズ及び厚さの縮減がますます望まれている。その際、装置設計者は、キーボードや他の入力装置の強度、動作寿命、及び信頼性を維持しつつ、そのサイズ及び部品数を削減することを追求している。

【0003】

しかし、特定の種類のキーボード部品は、小型化又は薄型化されると、剛性が下がり、損傷又は砕片の影響をより受けやすくなるおそれがある。いくつかの部品は、所望するキー移動量及びキーの感触を維持しつつ、小型化又は他の方法によって厚みを縮小することはできない。更に、多くのキーボードは、提供できる入力の種類が限定されている。タッチパッド及びタッチスクリーンなどの他の入力装置がより動的な入力を提供できるのに対して、典型的なキーボードは、単一のオンオフ信号のみをコントローラに提供する。したがって、キーボード構造体の有効性を改善するニーズが絶えず存在している。

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様は、ベースと、軸に沿ってベースに対して並進するように構成されたキーキャップと、キーキャップとベースとの間に配置されたメンブレン層と、を有するキーボードに関する。メンブレン層は、可撓性シートと、キーキャップとベースとの間の可撓性シート上に配置され、軸に位置合わせされている第１のひずみゲージと、キーキャップとベースとの間の可撓性シート上に配置され、軸から離間している第２のひずみゲージと、可撓性シート上に配置され、第１及び第２のひずみゲージをハーフブリッジ構成で接続する導電体と、を含むことができる。

【0005】

いくつかの実施形態では、第１のひずみゲージは第１の非応力下抵抗を有し、第２のひずみゲージは第２の非応力下抵抗を有し、キーボードはキーキャップをベースに連結する機械的支持体と、第２のひずみゲージに対して第１のひずみゲージとは反対側の位置においてキーキャップとベースとの間の可撓性シート上に配置され、第３の非応力下抵抗を有する第３のひずみゲージであって、第２の非応力下抵抗は第３の非応力下抵抗と等しく、第１の非応力下抵抗は、第２及び第３の非応力下抵抗の合計に等しい、第３のひずみゲージと、を更に備える。キーボードはまた、第１、第２、及び第３のひずみゲージと垂直に位置合わせされた圧し潰し可能ドームを有することができ、圧し潰し可能ドームは、第１のひずみゲージを第２のひずみゲージ又は第３のひずみゲージよりも大きく反らせるように圧し潰すように構成することができる。

【0006】

可撓性シートは、キーキャップ対向面を含むことができ、第１及び第２のひずみゲージは、ともにキーキャップ対向面上に配置される。第１のひずみゲージは、第１の主応力軸を含むことができ、第２のひずみゲージは第２の主応力軸を含み、第１の主応力軸と第２の主応力軸は平行である。ベースは、軸に位置合わせされた凹部又は開口部を含むことができ、第１のひずみゲージは、凹部又は開口部内に反らせることが可能である。ベースは、キーキャップと垂直に位置合わせされた凹部又は開口部を含むことができ、第２のひずみゲージは、凹部又は開口部から離間して可撓性シート上に配置される。キーボードはまた、キーキャップとベースとの間の可撓性シート上に配置された第３のひずみゲージを更に備えることもできる。圧し潰し可能ドームは、キーキャップとベースとの間に配置することができ、圧し潰し時に第１のひずみゲージを反らせるように構成することができる。

【0007】

本開示の別の態様では、ベース構造体と、キーキャップと、ベース構造体とキーキャップとの間に配置されたメンブレンと、キーキャップとベース構造体との間のメンブレン上に配置された第１のピエゾ抵抗器、第２のピエゾ抵抗器、及び第３のピエゾ抵抗器であって、第２及び第３のピエゾ抵抗器は、第１のピエゾ抵抗器の両側に対称に配置されている、第１のピエゾ抵抗器、第２のピエゾ抵抗器、及び第３のピエゾ抵抗器と、第１、第２、及び第３のピエゾ抵抗器を電圧源及び電圧測定装置に連結するように構成された導電材料と、を備えるキーボードが提供される。

【0008】

いくつかの構成では、キーキャップは、ベース構造体に対して移動して第１のピエゾ抵抗器を第２及び第３のピエゾ抵抗器に対して反らせるように構成することができ、第２及び第３のピエゾ抵抗器に対する第１のピエゾ抵抗器の反りは、電圧測定装置において閾値電圧を生成するように構成されている。キーボードはまた、圧し潰し可能ドームを更に備えることができ、第２及び第３のピエゾ抵抗器は、圧し潰し可能ドームとベース構造体との間に配置される。圧し潰し可能ドームは、メンブレン上の第１のピエゾ抵抗器の位置と接触していない第１の安定位置と、メンブレン上の第１のピエゾ抵抗器の位置に接触する第２の安定位置との間で移動するように構成することができる。

【0009】

第１、第２、及び第３のピエゾ抵抗器は、導電材料によって直列に接続することができる。導電材料と第１、第２、及び第３のピエゾ抵抗器とは、電圧源及び電圧測定装置に接続すると、ハーフブリッジ回路を形成することができる。

【0010】

キーボードはまた、キーキャップに取り付けられた機械的支持体を備えることができ、メンブレンは、キーキャップとベース構造体との間の機械的支持開口部のセットを備える。機械的支持開口部のセットは、第１のピエゾ抵抗器の荷重軸に平行に延びることができる。第１のピエゾ抵抗器の非応力下抵抗は、第２及び第３のピエゾ抵抗器の非応力下抵抗の合計と等しくすることができる。

【0011】

本開示の更に別の態様は、キーボード用メンブレンに関し、メンブレンは、表面を有する可撓性基板と、表面上に配置されたひずみゲージのセットと、表面上に配置され、ひずみゲージのセットと少なくとも部分的に重なる導電トレースのセットと、ひずみゲージのセットと垂直の外側にあるキーキャップと、を備える。

【0012】

いくつかの実施形態では、メンブレンは、導電トレースのセットとキーキャップとの間に配置されたカバー層を更に含み得る。メンブレンは、比較的剛性の層に取り付けられてもよく、ひずみゲージのセットのうち少なくとも１つのひずみゲージは、比較的剛性の層の開口部に位置合わせされることができる。絶縁層はまた、導電トレースのセットのうち少なくとも１つの導電トレースと、導電トレースのセットのうちの、その少なくとも１つの導電トレースと重なる少なくとも１つの付加的導電トレースとの間に配置することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

添付図面は同様の構造的要素を同様の参照番号によって指定しており、以下の詳細な説明と併せて、開示が容易に理解されよう。

【0014】

【図1】電子装置の等角投影図を示す。

【0015】

【図2】図１の電子装置のキーボードの分解図を示す。

【0016】

【図3】図２のキーボードのキーアセンブリの等角断面図である。

【0017】

【図4】キーボードのメンブレン上のひずみゲージのセットの上面図である。

【0018】

【図5】キーボードのメンブレンにおいて使用されるひずみゲージのセットの回路図である。

【0019】

【図6】本開示の別の実施形態に係るキーボードのメンブレン上のひずみゲージのセットの上面図である。

【0020】

【図7】図６のメンブレンの断面線７－７を通る断面図である。

【0021】

【図8】図６のメンブレンの断面線８－８を通る第２の図である。

【0022】

【図9】キーボードメンブレン回路上の中央部の打鍵により入力された力と電圧応答の経時的なプロットである。

【0023】

【図10】キーボードメンブレン回路上の中心をずれた様々な打鍵により入力された力と電圧応答の経時的なプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

ここで、添付図面に図示される代表的な実施形態を詳細に説明する。以下の説明は、これらの実施形態を１つの好ましい実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。反対に、以下の説明は、添付の特許請求の範囲により規定される記載された実施形態の趣旨及び範囲内に含むことができるような、代替形態、修正形態及び均等物を包含することを意図している。

【0025】

以下の開示は概して、電子装置用の入力装置に関し、より具体的には、厚さを減縮したキーボードアセンブリに関する。

【0026】

キーボードアセンブリでは、キースイッチとキーボードコントローラとの間に電気的接続を提供するスイッチメンブレンを使用することができる。したがって、メンブレンは、キーキャップがユーザによって押下されたときに連結し連結解除される導電トレース及びコネクタを有することができる。これらのメンブレンの一部では、複数層の導電材料が使用される。キーキャップが押下されると、１つの層の導電部分が押下され、別の層上の別の導電部と接触することによって、コントローラにより検出される電気的接続が行われる。キーが解放されると、導電体はその接続を切断し、コントローラはその切断を検出する。接触が行われるように層を反らせるためには、十分な下向きの力がメンブレンに印加されなければならない。電気的接続を行う信頼性は、経時的に減少する場合がある。

【0027】

キーボードメンブレンは、層（複数）を一体に保持している接着剤を劣化させる化学物質及び液体の影響を受けやすい。空気通気流路を介して水分がメンブレンに入ることがあり、メンブレン内の銀又は他の金属導電体を腐食させることがある。本開示の実施形態は、これらの問題を緩和するのに有用であり、それによって、各キースイッチの厚さを減らし、新たな感知能力を付加しつつ、キーボードメンブレンの寿命を延ばすことができる。

【0028】

本開示の一態様は、印刷可能なポリマーピエゾ抵抗材料を用いた、キー接続及び切断イベントを検出できるハーフブリッジひずみゲージ構成の創出に関する。各キーアセンブリは、キーの下に位置するハーフ・ウイートスートン・ブリッジひずみゲージ構成を有することができる。ハーフブリッジは、ピエゾ抵抗材料ストリップのセットを含むことができ、ストリップの第１の部分は、ストリップの第２の部分に等しい抵抗を有する。第１の部分は、ハーフブリッジにおいて、単一の他のピエゾ抵抗ひずみゲージの両側に対称に配置される２つのピエゾ抵抗ひずみゲージに分割することができる。

【0029】

圧し潰し可能ドームがユーザによって（例えば、打鍵によって）圧し潰されると、ドームは、ハーフブリッジのピエゾ抵抗器（例えば、ストリップの第２の部分）と接触することができる。これにより、キーキャップに印加された力の量を検出するのに十分なように、このピエゾ抵抗器のひずみに影響を及ぼすことができる。この力は、ハーフブリッジで測定される電圧として検出することができ、電圧はキーキャップが押下されたか否かを示すことができる。十分な力がキーキャップに印加された場合、中央部のピエゾ抵抗器の抵抗が周辺部のピエゾ抵抗器総体としての抵抗に対して閾値を超えて変化するため、キー「接続」イベントとして検出することができ、中央部の抵抗が周辺部のピエゾ抵抗器を統合した抵抗との十分な差がない不十分な力は、キー「切断」イベントとして検出することができる。このような方法による場合、導電材料は、キーの接続又は切断を検出するための接触位置又は非接触位置の間の移動を要しない。空気の排出が不要であるため、メンブレンを、砕片、結露、こぼれた液体、その他の問題となる侵入物に対して完全に密閉することができ、寿命及び信頼性を伸ばすことができる。

【0030】

更に、導電体は、導電体が配置されているメンブレンに対し移動する必要がなく、また、ひずみゲージ及びハーフブリッジは実質的に単一の層に配置され得るため、メンブレンの全体の厚さを大幅に縮小することができる。したがって、メンブレンを実装するキーボード又は他の電子装置全体の厚さと重量を減らすことができる。

【0031】

加えて、キーボードは、ひずみ及びハーフブリッジから検出される電圧に基づいたタッチ又は力感度を有することができる。したがって、キーボードは、「切断」状態（すなわち、キーがアクティブ化されていない状態）ではなく、「接続」状態（すなわち、キーがユーザによってアクティブ化されていることを示す状態）をコントローラが検出できる、カスタマイズ可能な電圧閾値を有することができる。タッチがより強いユーザは、必要な力／電圧／抵抗差閾値を高めてキーボードを設定することができ、タッチがより軽いユーザは、低い閾値とすることができる。加えて、打鍵時にひずみゲージによって生成される電圧に関連していることによって、入力された力の大きさ又は相対的な大きさを変換し得るため、入力された力の様々な程度を検出することができる。

【0032】

ひずみ感知スイッチの実施形態は、２値動作を有することができ、システムは、キーに加えられた力に基づいて、「オン」又は「接続」状態、対「オフ」又は「切断」状態を離散的に検出するように構成されている。あるいは、いくつかの実施形態は、３値（又は２値ではない）動作を有することができ、システムは、「オフ」又は「切断」状態、対２つ（又はそれ以上）の異なる「オン」又は「接続」状態を検出する。「接続」状態のそれぞれは、キーに印加された異なる力の量（すなわち、より強い押下対より軽い押下）、又はキーに印加された２つの異なる力のパターン若しくは特性（すなわち、長い押下対短い押圧、又は一連の高頻度のタップ対単一のタップ）に対応することができ、また、キーから信号を受信するコントローラは、どの種類の「接続」状態が検出されたかに基づいて異なる動作を行うことができる。更に、いくつかの実施形態は、アナログ又は連続動作を有することができ、一定の最小閾値の力を超えてキーに印加される多数の（例え無限であっても）「接続」状態のセットを検出することができる。キーに印加される力の連続的な変化によって、例えば、打鍵に対応して表示するグラフィックを連続的に変更する（例えば、ディスプレイ上の不透明度、サイズ、又はアニメーションを変更する）など、キーボードコントローラ（例えば、接続された電子装置）の動作を連続的に変化させてもよい。

【0033】

これらの実施形態、及び他の実施形態を、図面を参照して以下に述べる。しかし、当業者であれば、これらの図面に関して本明細書に与えられた詳細な説明は単なる説明の目的のためのものに過ぎず、限定するものとして解釈されるべきではないことを容易に理解するであろう。

【0034】

図１はキーボード１０２を含む電子装置１００を示す。キーボード１０２は、ユーザによって押し下げられると移動するキーキャップ１０３又はボタンキャップを有するキー又はキーアセンブリを含む。電子装置１００はまた、ディスプレイスクリーン１０６、トラックパッド１０８又は他のポインティング装置、及びノートブック／ラップトップコンピュータに使用される内部電子コンポーネント（例えば、図示しない、プロセッサ、電子メモリ装置、電子データ記憶装置、及び他のコンピュータコンポーネント）も含むことができる。ディスプレイスクリーン１０６は、キーボード１０２に対して直立して延びるように構成された筐体１０４の一部分に配置することができる。トラックパッド１０８は、キーボード１０２のディスプレイスクリーン１０６とは反対側の、キーボード１０２に隣接した筐体１０４上に配置することができる。

【0035】

図１の電子装置１００はノートブック／ラップトップコンピュータであるが、ノートブック型コンピュータに関連して説明される本開示の特徴及び態様は、様々な他の装置に適用され得ることは容易に明らかであろう。これらの他の装置としては、パーソナルコンピュータ（例えば、コンピュータ「タワー」、「オールインワン」コンピュータ、コンピュータワークステーション、及び関連装置を含む）、並びに関連するアクセサリ、タブレットコンピュータ、スピーカ、グラフィックタブレット及びグラフィカル入力ペン／スタイラス、腕時計、ヘッドセット、他のウェアラブル装置、並びに関連するアクセサリ、車両及び関連アクセサリ、ネットワーク機器、サーバ、スクリーン、ディスプレイ、及びモニタ、写真撮影機器及びビデオ撮影機器、並びに関連アクセサリ、プリンタ、スキャナ、メディアプレーヤ装置及び関連アクセサリ、リモコン、ヘッドホン、イヤフォン、装置充電器、コンピュータマウス、トラックボール、及びタッチパッド、ＰＯＳ（point-of-sale）機器、ケース、電子機器用マウント、及びスタンド、ゲーム用コントローラ、遠隔制御（ＲＣ）車両／ドローン、拡張現実（ＡＲ）装置、仮想現実（ＶＲ）装置、ホームオートメーション機器、並びに人の入力を使用、送信、又は受信する任意の他の電子装置が挙げられるが、これらに限定されない。したがって、本開示は、本開示の態様を実施及び適用できる装置の種類の例示的かつ非限定的な例を提供する。

【0036】

キーボード１０２は、各キーに対応する組み立てられたコンポーネントのセットを含むことができる。これらのコンポーネントのアセンブリは、それらの実質的に積層された又は積み重ねられた構成に起因して、「スタックアップ」と称されることがある。図２は、ラップトップ（例えば、装置１００）、タブレットコンピュータ、ポータブル電子装置、コンピュータアクセサリ、又は他のコンピュータコンポーネントのためのキーボード入力周辺装置又は内蔵キーボード（例えば、１０２）などの電子装置の一部として実装することができるキーボードアセンブリ２００の分解図を示す。キーボードアセンブリ２００は、少なくとも１つがキーボードの各キー又はボタンに関連して使用される、キーキャップ２０１のセットを有することができる。１つ以上のスイッチ構造体２０２（例えば、圧し潰し可能ドーム、バネ、又は他の付勢装置）が、キーキャップ２０１の下に配置され得る。場合によっては、スイッチ構造体２０２は、シート（例えば、可撓性ドームシート）として相互接続されてもよい。メンブレン２０４は、スイッチ構造体２０２の下に配置することができ、ベース層２０６をメンブレン２０４の下に配置することができる。ベース層２０６は、スイッチ構造体２０２のそれぞれに位置合わせされた凹部、開口部、又はアパーチャ（例えば、２０８）のセットを含むことができる。

【0037】

メンブレン２０４は、底層２１０と、底層２１０上に配置されたひずみゲージ２１２のセットと、底層２１０上に配置され、ひずみゲージ２１２のセットを入出力コネクタ又はキーボードコントローラ（図示せず）に接続する導電トレース２１４のセット（図４も参照）と、ひずみゲージ２１２及び導電トレース２１４の上部に配置されるマスク層２１６を含むことができる。図２～図４及び図６～図８を参照されたい。底層２１０は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの可撓性又は実質的に剛性の材料を含み得る。底層２１０及びマスク層２１６は、メンブレン２０４を通して光透過を可能にする透明又は半透明の材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、光源（図示せず）が、キーキャップ２０１の下側に光を提供するようにメンブレンと関連付けられることにより、記号、インディシア、又はキーキャップ２０１の他の部分を照射することができる。いくつかの実施形態では、光源は、メンブレン２０４に組み込まれてもよいし、メンブレンの上方に配置されてもよいし、又は光源からの光がメンブレン２０４を通過してキーキャップ２０１に達するよう、メンブレンの下に配置されてもよい。

【0038】

図３は、キーボードアセンブリ２００内のキーアセンブリ３００のうちの１つの断面図を示す。キーアセンブリ３００では、スイッチ構造体２０２は上部３０２を含み、上部３０２はベース部３０４に対して垂直方向に移動可能である。ベース部３０４は、メンブレン２０４に取り付けられるか、又はメンブレン２０４と接触している。壁部３０６は、上部３０２とベース部３０４とを、概ね円錐形又はドーム状の形状で連結することができる。上部３０２は、中空内部空洞内に下向きに延びる内側の突出部３０８を有することができる。空洞は、上部３０２及び壁部３０６によって形成され、メンブレン２０４に対向している。スイッチ構造体２０２を圧し潰すことにより、突出部３０８を動かし、ひずみゲージ４００においてメンブレン２０４と接触させることができる。

【0039】

図４は、図３のスイッチ構造体２０２の下のベース層２０６上のメンブレン２０４の上面図を示す。この図では、スイッチ構造体２０２の外周は破線として示されており、開口部２０８の外周は破線として示されている。ひずみゲージ４００、４０２、４０４のセットは、メンブレン２０４内においてスイッチ構造体２０２の下方で互いに電気的に接続される。ひずみゲージ４００、４０２、４０４は、ピエゾ抵抗器であってもよいし、低熱感度（すなわち、熱膨張又は収縮）を有する炭素系インク又は他の材料などのピエゾ抵抗材料を含んでもよい。したがって、ひずみゲージの抵抗は、ひずみゲージ４００、４０２、４０４内に存在するひずみの変化に応じて変化し得る。

【0040】

図５は、ひずみゲージ４００、４０２、４０４が互いに接続されている様子を示す簡略化された回路図を示す。この図では、ひずみゲージ４００、４０２、４０４は、ハーフ・ウイートスートン・ブリッジ回路で接続されている。ハーフ・ウイートスートン・ブリッジ回路は、信号発生器ＶＤＤによって駆動電圧を提供され、電圧計ＶＯ及び接地に接続されている。電圧計ＶＯは、ひずみゲージ４００とひずみゲージ４０２との間に接続することができる。ひずみゲージ４０２及び４０４は、等しい非応力下抵抗を有することができ、ひずみゲージ４０２及び４０４の合計非応力下抵抗は、ひずみゲージ４００の非応力下抵抗に等しくなり得る。本明細書で使用するとき、ひずみゲージは、静止しており、ユーザによって又はスイッチ構造体２０２の移動によって作用されないとき、「非応力下」である。したがって、それらの「非応力下抵抗」は、キーキャップ１０３及びスイッチ構造体２０２が上昇した非押下位置にあるときの抵抗を指す。

【0041】

ハーフブリッジ構成の特性により、ひずみゲージ４００の抵抗の変化は、電圧計ＶＯによって測定される電圧の変化として検出することができる。加えて、３つのひずみゲージ４００、４０２、４０４の全てにおける抵抗の変化は、測定点５００の両側の抵抗が実質的に等しく変化するとき、電圧計ＶＯによって測定される電圧がほとんど又は全く変化しない結果をもたらし得る。印加された力はひずみゲージ４００、４０２、４０４内のひずみ及び抵抗を線形に変化させるため、電圧計ＶＯで生成される信号はひずみゲージ４００、４０２、４０４に印加された力に線形に関連し得る。

【0042】

再び図４を参照すると、ひずみゲージ４００、４０２、４０４は、スイッチ構造体２０２の下方かつスイッチ構造体２０２の外周の内部に配置されている。中央部ひずみゲージ４００は、スイッチ構造体２０２の中心及びベース層２０６の開口部２０８と垂直に位置合わせされることができる。周辺部ひずみゲージ４０２、４０４は、スイッチ構造体２０２の下にありつつも、開口部２０８の径方向外側かつ開口部２０８と重ならないようにメンブレン２０４上に配置することができる。周辺部ひずみゲージ４０２、４０４はまた、中央部ひずみゲージ４００から離間して対称に配置され得る。

【0043】

このようにして、ひずみゲージ４００、４０２、４０４は、電子装置内で、かつキーボード１０２内で互いに近接している。したがって、ひずみゲージは、ほぼ等しい内部温度を有することができ、スイッチ構造体２０２が圧し潰されていないとき、かつ突出部３０８又は上部３０２がメンブレン２０４と接触していないとき、実質的に等しいプレテンション力（及びひずみ）を受ける。加えて、ひずみゲージは、長距離で隔てられ、又は長尺の導電トレース２１４で互いに分離されてはいない。このため、中央部ひずみゲージ４００の抵抗は周辺部ひずみゲージ４０２、４０４の合計抵抗に等しいことから、電圧計４０８での電圧測定値は、キーキャップ１０３が作動されていない場合、略ゼロとなり得る。

【0044】

いくつかの実施形態では、初期電圧測定値をコントローラによって頻繁に（例えば、数秒毎に）感知することができ、初期電圧を駆動電圧と比較することができる。その結果、電圧計４０８における電圧の大きさの測定値が閾値最小値を越えるときはいつでも、コントローラは、キーが押下されたと判定することができる。したがって、押下されていないキーの測定された電圧値は、温度又は他の条件によって変化し得るが、それでもなお、システムは、キーが押下されたときを判定することができる。

【0045】

キーキャップ１０３が押下されると、スイッチ構造体２０２は、圧し潰されて中央部ひずみゲージ４００と接触するように構成され得る。中央部ひずみゲージ４００との接触によって、中央部ひずみゲージ４００を少なくともわずかに底層２１０と共に、開口部２０８内へ下方に反らせることができる。それによって、周辺部ひずみゲージ４０２、４０４に比べて中央部ひずみゲージ４００のひずみが増加する。周辺部ひずみゲージ４０２、４０４のひずみもまた、スイッチ構造体２０２が圧し潰されると変化し得るが、中央部ひずみゲージ４００の反りのサイズ及び量がより大きいため、周辺部ひずみゲージ４０２、４０４と比較してより大きなひずみの変化を生じさせ得る。それと同時に、周辺部ひずみゲージ４０２、４０４を統合した抵抗がある程度まで増加したとしても、中央部ひずみゲージ４００のひずみの増加によって、その抵抗は周辺部ひずみゲージ４０２、４０４を統合した抵抗を超えて増加し得る。したがって、キーキャップ１０３が作動されると、電圧計４０８における電圧測定値はゼロでなくなり得る。図９及び図１０並びに本明細書におけるそれらに関連する説明も参照されたい。

【0046】

いくつかの実施形態では、スイッチ構造体２０２を省略することができる。そのような場合、システムはキーキャップ１０３の底部とメンブレン２０４との間の接触により打鍵を検出することができる。キーキャップ１０３は、ひずみゲージ４００、４０２、４０４に接触しない別の弾性コンポーネント（例えば、圧縮可能本体又はばね）によってメンブレン２０４から離れるように付勢され得る。いくつかの実施形態では、触覚エンジン（例えば、圧電モータ）を１つ以上のキーに対して設けることができ、キーキャップが十分な力で押下されたときに、触覚フィードバック（例えば、クリック又は振動）がキーキャップにおいて生成され得る。

【0047】

加えて、電圧計４０８における電圧の大きさは、キーキャップ１０３に印加される力の量に比例し得る。例えば、電圧は、印加された力の大きさに線形に関連し得る。したがって、キーキャップ１０３は、閾値電圧がメンブレン２０４内で測定されるまで押下され得る。閾値に達すると、（電圧計４０８の測定値を受信する、又は電圧計４０８として動作する）コントローラは、キー「接続」状態を登録することができ、したがって、キーが押下されたことを判定することができる。図９及び図１０、並びに本明細書におけるそれらに関連する説明を参照されたい。

【0048】

いくつかの実施形態では、複数の異なるキーの「接続」状態がコントローラから出力され得る。例えば、異なるキーの「接続」状態は、電圧計４０８によって測定される電圧の大きさが変化することに基づいて、コントローラによって検出することができる。例えば、より強く打鍵するユーザが平均的ユーザよりも大きい力でキーキャップ１０３を押下する場合、平均電圧より高い電圧が電圧計４０８によって測定されるときに、キー「接続」を提供するようにコントローラを構成することができる。別の例では、より軽く打鍵するユーザについて、平均電圧より低い電圧が測定されたときにキー「接続」を提供するようにコントローラを構成することができる。いくつかの実施形態では、ユーザはコントローラに入力を提供して、入力する力に対するキーボードの感度を決定することができる。例えば、ユーザは、カスタマイズされたキーの「接続」状態の電圧閾値又は力を決定し、提供することができる。

【0049】

加えて、いくつかの実施形態では、コントローラは、複数の異なる入力された力のレベルに応じて、複数の異なる信号を生成するように構成され得る。例えば、第１の小さい力でキーキャップ１０３を押下することにより、コントローラに第１の種類の信号を提供させることができ、第２のより大きな力でキーキャップ１０３を押下することにより、コントローラに第２の種類の信号を提供させることができる。第１の信号は、通常のキーの「接続」信号（例えば、小文字又は正常文字）であってもよく、第２の信号は、異なるキーの「接続」信号（例えば、大文字又は太字）であってもよい。同様に、異なる信号により、キーボードに異なる種類の入力（例えば、文字対数字又は他の記号）や、異なる度合の入力（例えば、ゲームキャラクタを歩かせる若しくは走らせる、又は、より強い力での入力に応答してコンピュータのボリュームをより迅速に変化させる）を生成させることができる。

【0050】

図６に示すように、キーボードアセンブリ２００はまた、キーキャップ１０３の縁部又は角部が押下された場合に、キーキャップ１０３を実質的に水平かつベース層２０６に対し平行に保つことを助けるように構成されたキーキャップ安定板６００（例えば、はさみ状又はバタフライヒンジ支持機構）のセットを含むことができる。図６は、安定板６００がベース層２０６に取り付けられるように延びることができる、開口部６０２を有するメンブレン２０４の上面図を示している。例えば、ブラケット６０４をベース層２０６に配置することができ、安定板６００に枢動可能に取り付けることができる。同様のコネクタをキーキャップ１０３の下面に配置することができる。開口部６０２は細長い形状を有することができ、軸Ｙに沿った寸法が、直角をなす軸Ｘに沿った寸法と比べて比較的長い。

【0051】

メンブレンの材料からなるストリップ６０６は、ひずみゲージ４００、４０２、４０４を開口部６０２の間に支えることができる。ストリップ６０６は、ベース層２０６の開口部２０８の上に延びることができる。ひずみゲージ４００、４０２、４０４は、ストリップ６０６上で互いに平行であってもよく、ストリップ６０６の長手方向軸に平行かつ、開口部６０２の長軸（例えば、軸Ｙ）に平行であってもよい。したがって、ひずみゲージ４００、４０２、４０４は、平行な主応力軸を有することができ、主応力軸は、キーキャップ１０３が押し下げられたときのストリップ６０６の主要な屈曲方向に沿って規定される。

【0052】

スイッチ構造体２０２が圧し潰されると、スイッチ構造体は（例えば、ストリップ６０６の伸長により）ストリップ６０６内にひずみを生じさせることができる。ひずみは、ストリップ６０６の長手方向軸Ｙの方向において、直角をなす軸Ｘの方向よりも大きい。これは、開口部６０２の存在による影響を受けたものであり得る。開口部６０２の存在により、中央部ひずみゲージ４００及び開口部６０２がメンブレン２０４を開口部２０８において下向きに屈曲させると、ストリップ６０６の開口部６０２における縁部は、内側に（すなわち、開口部２０８に向かって）屈曲される。したがって、メンブレン２０４は、ひずみゲージ４００、４０２、４０４がストリップ６０６の縁部（すなわち、開口部６０２の縁部）に平行に延びることができることにより、ひずみゲージ４００、４０２、４０４における伸長量を最大化し、それによって、キーが押下されたときのひずみゲージ４００、４０２、４０４におけるひずみ量と抵抗変化量を最大化することができる。したがって、ひずみゲージ４００、４０２、４０４をストリップ６０６に位置合わせすることにより、それらは（軸Ｙに平行な）ストリップ６０６の荷重軸に位置合わせされるため、打鍵（又は他の電圧変化）をより敏感に検出することができる。荷重軸は、スイッチ構造体２０２が圧し潰されたときの、ストリップ６０６の屈曲の主軸であり得る。

【0053】

図４及び図６に示すように、いくつかの実施形態では、ダイオード６１０、６１２のセットを、ひずみゲージ４００、４０２、４０４の対の間に配置することができる。ダイオード６１０、６１２は、信号のバックフィードを防止して、複数のひずみゲージ４００、４０２、４０４のセット（例えば、キー列内の複数のキーアセンブリ）を、コントローラにつながる共通の導電体によって相互に接続可能とすることにより、キーボード１０２のコントローラにおけるキーのゴースト（key ghosting）を防止するために使用することができる。

【0054】

図４及び図６～図８はまた、メンブレン２０４の一部が導電トレース２１４の一部のセグメント間に絶縁層７００を含み得る様子も示す。図７は、図６における断面線７－７を通るメンブレン２０４の概略側断面図である。図８は、図６及び図７における断面線８－８を通るメンブレン２０４の概略側断面図である。例えば、絶縁層７００は、メンブレン２０４上の交差接合部７０２（図４及び図６を参照）において実装することができる。

【0055】

メンブレン２０４を構成するために、ひずみゲージ４００、４０２、４０４を、底層２１０に適用又は取り付けることができる。例えば、ひずみゲージ４００、４０２、４０４は、底層２１０の上面に、接着、ジェット印刷、スクリーン印刷、又は別の方法で固着されたピエゾ抵抗材料（例えば、ポリマーピエゾ抵抗材料）を含み得る。図７に示すように、底層２１０とゲージ材料との間に構成要素を全く介在させずにひずみゲージ（例えば、４００）を底層２１０に取り付けることができる。このようにして、ひずみゲージ４００、４０２、４０４における動きとひずみを、底層２１０における動きとひずみに密接に整合させることができる。

【0056】

導電トレース２１４も底層２１０に適用することができる。いくつかの実施形態では、トレース２１４は、印刷、エッチング、又は関連する方法を用いて底層２１０に適用されるように構成された銀又は同様の導電材料を含む。トレース２１４は、（図３、図４、図６、及び図７に示す）ひずみゲージ４００、４０２、４０４の上面にわたって適用されるとともに、線状トレース２１４と比較して幅が拡大された導電パッド７０４を含むことができる。導電トレース２１４－ａの一部を、絶縁層７００が適用されることになるトレースの線状セグメント内に間隙を伴って適用することができる。いくつかの実施形態では、ダイオード６１０、６１２を、底層２１０又は導電トレース２１４上に印刷してもよいし、あるいは別の方法で取り付けてもよいし、堆積してもよい。

【0057】

いくつかの実施形態では、絶縁体／絶縁層７００を、その後、第２の導電トレース（例えば、図７及び図８のトレース２１４－ａと重なり合うトレース２１４－ｂ）と垂直に重なり合うことになるトレース２１４又は導電パッド７０４の上面に適用することができる。したがって絶縁層７００は、メンブレン２０４の全表面積を被覆し、それによって厚くすることなく、下部トレース２１４－ａを上部トレース２１４－ｂから局所的に絶縁することができる。いくつかの構成では、絶縁層７００は、上部トレース２１４－ｂが下部トレース２１４－ａに接続される必要がある場所を除いて、メンブレン２０４の上面全体にわたって延びることができる。絶縁層７００を適用した後、上部導電トレース２１４－ｂは、絶縁層７００に適用されることができるとともに、絶縁層７００の位置のそれぞれの側の導電トレース２１４のセグメント間の電気的接続を確立することができる。

【0058】

マスク層２１６を下部層及びトレースの全ての上部に適用して、内部の導電材料を損傷及び露出から保護することができる。したがって、導電トレース２１４、パッド７０４及びひずみゲージ４００、４０２、４０４を全て、メンブレン２０４内に封止することができる。いくつかの実施形態では、メンブレン２０４は液密とすることができ、したがって、メンブレン２０４の導電要素と、キーボード１０２に落下するあらゆる液体又は他の砕片との接触を防止することができる。したがって、メンブレン２０４は、電気的短絡及び関連する問題に対する改善された耐久性及び保護を有することができる。マスク層２１６は、底層２１０と同様の材料を含み得る。

【0059】

絶縁層７００が配置されていない場所では、メンブレン２０４の全体の厚さは、約７０～２００マイクロメートル、又は約８０～１００マイクロメートルの範囲内、又は約９１マイクロメートルであり得る。絶縁層７００と導電トレース２１４－ｂを含めた場合、メンブレン２０４の全体の厚さは、約１００～２００マイクロメートル、又は約１１０～１６０マイクロメートルの範囲内、又は約１３１マイクロメートルであり得る。したがって、メンブレン２０４の全体的な厚さは、内部の導電体が相互に接触するため空隙を越えて屈曲又は並進しなければならない、多層メンブレンの全体厚さよりも、大幅に薄くすることができる。このため、本開示のメンブレンは、キーボード用の装置がより小型で薄く、積み重ねに必要なスペースが小さいため、より小型で薄型の装置において有益に使用することができる。

【0060】

導電パッド７０４をひずみゲージ４００、４０２、４０４に適用するのに使用されるプロセスは、高精度プロセスであり得る。導電パッド７０４間のひずみゲージ４００、４０２、４０４の長さは、ゲージのデフォルト又は非応力下の抵抗を規定し得る。したがって、厚さ及び幅が等しいゲージに対し、パッド７０４は、周辺部ゲージ４０２、４０４上に対称に、かつ各周辺部ゲージのパッド７０４間の長さが等しいことを確実にする方法で適用することができる。これにより、スイッチ構造体２０２が移動し、圧し潰されるとき、周辺部ゲージ４０２、４０４のそれぞれの抵抗値が等しく、また抵抗値が等しく変化することが確実とされる。それにより、周辺部ゲージ４０２、４０４は、互いにかつ中央部ひずみゲージ４００と直列でありながら、抵抗及びサイズが等しく互いに近接しているため、メンブレン２０４における温度変化に対する補償を助けるのに有用である。中央部ひずみゲージ４００が周辺部ゲージ４０２、４０４と同じ幅及び厚さを有する場合、中央ゲージ４００用のパッド７０４は、中央ゲージ４００に沿って、周辺部ゲージ４０２、４０４上のパッド７０４間の長さと比較して２倍の長さに離間させることができる。

【0061】

図９及び図１０は、打鍵中の入力された力と測定された電圧応答の経時的なプロットである。図９は、キーキャップ１０３の中心におけるユーザ機器の押下に関するデータ（すなわち、キーがスイッチ構造体２０２の真上で押下される）を示し、図１０は、キーキャップ１０３の縁部及び角部におけるユーザ機器の複数の異なる押下のセットに関するデータのセットを示す。

【0062】

図９に示すように、時刻ゼロにおいて、キーキャップ１０３、スイッチ構造体２０２及びメンブレン２０４は静止している。印加された力はなく、中央部ひずみゲージ４００の抵抗の周辺部ひずみゲージ４０２、４０４の抵抗に対する比が等しいため、顕著な出力電圧はない。したがって、システムはこの状態下で出力電圧を略ゼロに設定する方法で較正され得る。

【0063】

約４００ミリ秒で、印加された力の上昇が示すように、打鍵が始まる。ひずみゲージ４００、４０２、４０４の上方に取り付けられたスイッチ構造体２０２の変形により、出力電圧も増加し始める。しかし、メンブレン２０４がスイッチ構造体２０２の変形に反応する際に、スイッチ構造体２０２がひずみゲージ４００、４０２、４０４のそれぞれにほぼ等しいひずみを付与するため、出力電圧は劇的に変化せずキー接続閾値電圧を下回ったままである。

【0064】

入力された力が約６００ミリ秒で中間ストロークピーク（すなわち、触覚ピーク力）に達すると、スイッチ構造体２０２は、第１の隆起した安定位置から、第２の押し下げされた安定位置へと圧し潰され始め、それによって、キーキャップ１０３を下方に移動させ続けるのに必要な力を低減させる。約９５０ミリ秒では、スイッチ構造体２０２は中央部ひずみゲージ４００と接触する。その時点で、中央部ひずみゲージ４００が周辺部ひずみゲージ４０２、４０４よりも著しく大きいひずみの下にあるため、出力電圧は著しく変化する。したがって、出力電圧は初めてキー接続閾値電圧を超える。この時点で、スイッチ構造体２０２及びメンブレン２０４が互いに接触しており、今やユーザ機器及びキーキャップ１０３がスイッチ構造体２０２をメンブレン２０４に対して圧縮しているため、力の入力も劇的に増加する。

【0065】

約１３００ミリ秒で、キーキャップ１０３への力が低減され、スイッチ構造体２０２は、回復を開始し、キーキャップ１０３を上向きに付勢して、圧し潰された安定状態（すなわち、第２の安定位置）から圧し潰されていない安定状態（すなわち、第１の安定位置）に遷移する。したがって、スイッチ構造体２０２は双安定構造であり得るが、圧し潰された安定状態から圧し潰されていない安定状態に弾性的に回復するように構成されることもできる。スイッチ構造体２０２が中央部ひずみゲージ４００との接触から外れると、出力電圧がキー接続閾値電圧未満まで再び降下するので、出力電圧測定値を受信するコントローラは、キーがもはや押下されていないと判定することができる。

【0066】

特に、スイッチ構造体２０２が中央部ひずみゲージ４００と接触している間、出力電圧は変化し得る。このため、出力電圧は、例えば、軽い打鍵、強い打鍵、漸増する力での打鍵、漸減する力での打鍵、震える力での打鍵、随伴する入力、及びこれらの組み合わせなどの広範囲である可能な入力を区別するための制御信号として使用され得る。したがって、キーボードを、キー「接続」又は「切断」信号を受信するだけではなく、可変の種類の入力を単一のキーキャップから受信するために有利に使用することができる。

【0067】

更に、いくつかの実施形態では、異なる条件下で閾値電圧を高くしたり低くしたりできるような方法で、キー接続閾値電圧をユーザによる制御又はシステムによる制御とすることができる。例えば、より軽く打鍵するユーザは低い閾値を選択することができ、より強く打鍵するユーザは高い閾値を選択することができる。いくつかの場合では、それぞれのキーを、異なる閾値電圧及び、ゆえに異なる打鍵力閾値で、個々に構成することができる。システムは、キーへの軽い（又は強い）ユーザ入力を検出することなどによって、ユーザのタイピング特性を学習するように構成することができ、その後、キー接続閾値を自動的に減少（又は増大）させてユーザの特性に適合させることができる。例えば、キーボードコントローラ又は接続された電子装置は、キーボードへのユーザ入力に基づいて、力測定値を受信することができる。力測定値により、現在の構成のキーボードに対する軽過ぎる又は強過ぎる力の印加によるユーザエラーを示す挙動について分析することができる。例えば、ユーザエラーは、「接続」状態を作動させるのに十分な力を印加することができないことを示す打鍵のセットの検出（例えば、軽すぎて最小力閾値を超えられない押下のセットに続く、より強い同様の打鍵のセット、又は最小力閾値を超えられなかった後に繰り返される打鍵のセットの検出）、又は故意でない打鍵を示す打鍵のセットの検出（例えば、軽い打鍵の後には通常バックスペースが打鍵されるが、強い打鍵はそうでない。）を含み得る。次いで、コントローラは、故意でない打鍵の数を低減するため、又は入力する力の欠如により正式に記録（register）されなかったとみられる意図的な打鍵を登録するため、キー接続閾値を増減させることで、これらのエラーを補償することができる。これにより、より軽いタッチのユーザは、所望よりも強く押下する必要がなく、またより強いタッチのユーザは、意図しない打鍵が入力されてしまう場合を減らせるため、キーボードをユーザにとってより快適なものとすることができる。

【0068】

図１０に示すように、入力された力がキーキャップ１０３の縁部及び角部に印加されたとき、電圧出力応答は、キーキャップが中央で押下されたときの出力と同様となり得る。換言すれば、約１０００ミリ秒で、出力電圧はキー接続閾値電圧を超えることができ、それはスイッチ構造体２０２が圧し潰されてメンブレン２０４と接触した後である。同様に、キーキャップ１０３への力を解放すると、スイッチ構造体２０２は回復することができ、それにより出力電圧はキー接続閾値電圧を再び下回る。したがって、いくつかの従来のキーボードでは、打鍵の力がキーキャップの角部又は周辺縁部に印加された場合に検出ができないが、本開示のメンブレン２０４の感度は、キーキャップ１０３の上部のあらゆる位置での打鍵を検出するのに十分である。したがって、スイッチ構造体２０２にキー安定板（例えば、６００）を加える必要性は、導電材料を反らせて他の導電材料に接触させる圧し潰し可能ドームを有する従来のキーキャップと比較して、低減又は排除される。加えて、キーキャップ１０３の最小厚さ及び剛性を低減することができる。

【0069】

現在の技術に適用可能な範囲で、様々なソースから入手可能なデータを収集及び使用することにより、招待コンテンツ又はユーザが関心を持ち得る任意の他のコンテンツのユーザへの配信を改善することができる。本開示は、いくつかの例において、この収集されたデータは、特定の人を一意に特定する個人情報データ、又は特定の人に連絡する若しくはその所在を突き止めるために使用できる個人情報データを含み得ることを想到している。そのような個人情報データには、人口統計データ、位置ベースのデータ、電話番号、電子メールアドレス、ツイッター（登録商標）ＩＤ、住所、ユーザの健康又はフィットネスレベル（例えば、バイタルサイン測定、服薬情報、運動情報）に関するデータ若しくは記録、誕生日、又は任意の他の識別情報若しくは個人情報を含むことができる。

【0070】

本開示は、本技術におけるそのような個人情報データの使用がユーザの利益になる使用であり得る点を認識するものである。例えば、よりユーザの興味を引く対象のコンテンツを配信するために、個人情報データが使用されてもよい。従って、そのような個人情報データの使用は、配信されるコンテンツの計算された制御をユーザができるようにする。更には、ユーザに利益をもたらす、個人情報データに関する他の使用もまた、本開示によって想到される。例えば、健康データ及びフィットネスデータは、ユーザの全般的なウェルネスについての洞察を提供するために使用することができ、あるいは、ウェルネスの目標を追求するための技術を使用している個人への、積極的なフィードバックとして使用することもできる。

【0071】

本開示は、そのような個人情報データの収集、分析、開示、伝送、記憶、又は他の使用に関与するエンティティが、確固たるプライバシーポリシー及び／又はプライバシー慣行を遵守するものとなることを想到する。具体的には、そのようなエンティティは、個人情報データを秘密として厳重に保守するための、業界又は政府の要件を満たしているか又は上回るものとして一般に認識されている、プライバシーのポリシー及び慣行を実施し、一貫して使用するべきである。そのようなポリシーは、ユーザによって容易にアクセス可能とするべきであり、データの収集及び／又は使用が変化するにつれて更新されるべきである。ユーザからの個人情報は、そのエンティティの合法的かつ正当な使用のために収集されるべきであり、それらの合法的使用を除いては、共有又は販売されるべきではない。更には、そのような収集／共有は、ユーザに告知して同意を得た後に実施されるべきである。更には、そのようなエンティティは、そのような個人情報データへのアクセスを保護して安全化し、その個人情報データへのアクセスを有する他者が、それらのプライバシーポリシー及び手順を遵守することを保証するための、あらゆる必要な措置を講じることを考慮するべきである。更には、そのようなエンティティは、広く受け入れられているプライバシーのポリシー及び慣行に対する自身の遵守を証明するために、第三者による評価を自らが受けることができる。更に、ポリシー及び慣行は、収集及び／又はアクセスされる具体的な個人情報データの種類に適合されるべきであり、また、管轄権固有の考慮事項を含めた、適用可能な法令及び規格に適合されるべきである。例えば、アメリカ合衆国では、特定の健康データの収集又はアクセスは、医療保険の相互運用性と説明責任に関する法律（Health Insurance Portability and Accountability Act、ＨＩＰＡＡ）などの、連邦法及び／又は州法によって管理することができ、その一方で、他国における健康データは、他の規制及びポリシーの対象となり得るものであり、それに従って対処されるべきである。それゆえ、各国の異なる個人データの種類に関して、異なるプライバシー慣行が保たれるべきである。

【0072】

前述のことがらにもかかわらず、本開示はまた、個人情報データの使用又は個人情報データへのアクセスを、ユーザが選択的に阻止する実施形態も想到する。すなわち、本開示は、そのような個人情報データへのアクセスを防止又は阻止するように、ハードウェア要素及び／又はソフトウェア要素を提供することができると想到する。例えば、広告配信サービスの場合において、本技術は、ユーザが、サービスの登録中又はその後のいつでも、個人情報データの収集への参加の「オプトイン」又は「オプトアウト」を選択できるように構成され得る。別の実施例では、ユーザは、ターゲットコンテンツ配信サービスにムード関連データを提供しないように選択することができる。更に別の実施例では、ユーザは、ムード関連データが維持される期間を制限するか、又は基準ムードプロファイルの展開を完全に禁止することを選択することができる。「オプトイン」及び「オプトアウト」の選択肢を提供することに加えて、本開示は、個人情報のアクセス又は使用に関する通知を提供することを想到する。例えば、ユーザの個人情報データにアクセスすることとなるアプリのダウンロード時にユーザに通知され、その後、個人情報データがアプリによってアクセスされる直前に再びユーザに注意してもよい。

【0073】

更には、本開示の意図は、個人情報データを、非意図的若しくは無許可アクセス又は使用の危険性を最小限に抑える方法で、管理及び処理するべきであるという点である。データの収集を制限し、データがもはや必要とされなくなった時点で削除することによって、危険性を最小限に抑えることができる。更には、適用可能な場合、特定の健康関連アプリケーションにおいて、ユーザのプライバシーを保護するために、データの非特定化を使用することができる。非特定化は、適切な場合には、特定の識別子（例えば、生年月日など）を除去すること、記憶されたデータの量又は特異性を制御すること（例えば、位置データを住所レベルよりも都市レベルで収集すること）、データがどのように記憶されるかを制御すること（例えば、データをユーザ全体にわたって集約すること）、及び／又は他の方法によって、容易にしてもよい。

【0074】

それゆえ、本開示は、１つ以上の様々な開示された実施形態を実装するための、個人情報データの使用を広範に網羅するものではあるが、本開示はまた、そのような個人情報データにアクセスすることを必要とせずに、それらの様々な実施形態を実装することもまた可能であることを想到している。すなわち、本技術の様々な実施形態は、そのような個人情報データの全て又は一部分が欠如することにより、実施不可能となるものではない。例えば、コンテンツは、ユーザに関連付けられた装置によりリクエストされたコンテンツ、コンテンツ配信サービスで使用可能な他の非個人情報、若しくは公的に使用可能な情報などの、非個人情報データ又は個人情報の最小限の量のみに基づいて嗜好を推測することにより、選択してユーザに配信することができる。

【0075】

前述の記載では、説明のために、記載された実施形態の完全な理解をもたらすために特定の専門用語を用いた。しかし、記述される実施形態を実施するために、具体的な詳細は必要とされないことは、当業者には明らかであろう。従って、本明細書に述べられる特定の実施形態の前述の説明は、実例及び説明の目的で提示されている。これらの説明は、網羅的であることも、又は開示する厳密な形態に実施形態を限定することも、目的としていない。上記の教示を考慮すれば、多くの変更及び変形が可能であることが、当業者には明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2022-06-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースと、
第１の位置、第２の位置、及び第３の位置の間で前記ベースに対して並進するように構成されたキーキャップと、
前記キーキャップと前記ベースとの間に配置されたメンブレン層であって、
可撓性シートと、
前記キーキャップと前記ベースとの間の前記可撓性シート上に配置され、可変第１抵抗を有する第１のピエゾ抵抗器と、
前記キーキャップと前記ベースとの間の前記可撓性シート上に配置され、可変第２抵抗を有する第２のピエゾ抵抗器と、
前記第１のピエゾ抵抗器を前記第２のピエゾ抵抗器に接続する導電体と、を含むメンブレン層と、
を備え、
前記第１の位置及び前記第２の位置の間の前記キーキャップの移動に応じて、前記導電体で測定され且つ前記可変第１抵抗及び前記可変第２抵抗の比率によって影響される電圧は、所定の閾値よりも小さく、
前記第２の位置及び前記第３の位置の間の前記キーキャップの移動に応じて、前記導電体で測定され且つ前記可変第１抵抗及び前記可変第２抵抗の前記比率によって影響される前記電圧は、少なくとも前記第１のピエゾ抵抗器の変形に起因して前記所定の閾値よりも大きい、
キーボード。

【請求項2】

前記導電体は、ハーフブリッジ構成で前記第１のピエゾ抵抗器及び前記第２のピエゾ抵抗器を接続する、請求項１に記載のキーボード。

【請求項3】

前記キーキャップの前記第１の位置は、静止位置であり、前記第３の位置は、押し下げられた位置であり、前記第２の位置は、前記第１の位置と前記第２の位置との間にある、請求項１に記載のキーボード。

【請求項4】

前記第１のピエゾ抵抗器及び前記第２のピエゾ抵抗器と垂直に位置合わせされたスイッチ構造体をさらに備える、請求項１に記載のキーボード。

【請求項5】

前記スイッチ構造体は、前記第１のピエゾ抵抗器に前記第２のピエゾ抵抗器と異なる応力を加えるために圧し潰し可能である、請求項４に記載のキーボード。

【請求項6】

前記スイッチ構造体は、前記キーキャップが前記第１の位置から前記第２の位置へ並進することに応じて、隆起した安定位置から、押し下げられた安定位置へ圧し潰し可能なドームを含む、請求項４に記載のキーボード。

【請求項7】

前記所定の閾値は、キー接続閾値である、請求項１に記載のキーボード。

【請求項8】

少なくとも前記第１のピエゾ抵抗器の前記変形は、前記第２の位置及び前記第３の位置の間の前記キーキャップの移動に応じて前記第２のピエゾ抵抗器の変形よりも大きい、請求項１に記載のキーボード。

【請求項9】

前記第３の位置及び第４の位置の間の前記キーキャップの移動に応じて、前記導電体で測定され、且つ前記可変第１抵抗の前記可変第２抵抗に対する前記比率によって影響される前記電圧は、前記所定の閾値よりも小さい、請求項１に記載のキーボード。

【請求項10】

電子デバイスであって、
底層と、
前記底層にわたって延びる可撓性メンブレンと、
前記可撓性メンブレン上に配置されたピエゾ抵抗センサと、
前記ピエゾ抵抗センサの上に配置され、且つ前記ピエゾ抵抗センサを反らせるように前記ピエゾ抵抗センサに対して押し潰し可能な中央部分を有する、押し潰し可能ドームと、
前記ピエゾ抵抗センサにわたる電圧変化を測定するために前記ピエゾ抵抗センサと電気的に通信するコントローラであって、前記押し潰し可能ドームの前記中央部分の押し潰しは、閾値電圧を超えるように前記電圧変化を増加させる、コントローラと、
を備える電子デバイス。

【請求項11】

前記コントローラは、前記電圧変化が前記閾値電圧を超えたことに応じて前記押し潰し可能ドームにおけるボタン押下を検出するようにさらに構成される、請求項１０に記載の電子デバイス。

【請求項12】

前記可撓性メンブレン上に配置され、前記押し潰し可能ドームの前記中央部分が押し潰された場合に前記中央部分から離間して配置される第２のピエゾ抵抗センサをさらに備える、請求項１０に記載の電子デバイス。

【請求項13】

第２のピエゾ抵抗センサをさらに備え、前記ピエゾ抵抗センサの第１の抵抗は、前記第２のピエゾ抵抗センサの第２の抵抗に対して変化するように構成される、請求項１０に記載の電子デバイス。

【請求項14】

前記押し潰し可能ドーム上に配置されたキーキャップをさらに備え、前記キーキャップのエッジに加えられた下方への力に応じて、前記押し潰し可能ドームの前記中央部分の前記押し潰しは、前記閾値電圧を超えるように前記電圧変化を増加させる、請求項１０に記載の電子デバイス。

【請求項15】

キーボードであって、
可撓性シートと、
前記可撓性シート上に配置された第１のひずみゲージと、
前記可撓性シート上に配置された少なくとも１つの追加のひずみゲージであって、前記第１のひずみゲージ及び前記少なくとも１つの追加のひずみゲージは互いに電気的に通信する、少なくとも１つの追加のひずみゲージと、
前記第１のひずみゲージと及び前記少なくとも１つの追加のひずみゲージの上に配置されたスイッチ構造体であって、前記第１のひずみゲージ及び前記少なくとも１つの追加のひずみゲージを反らせる位置に移動可能である、スイッチ構造体と、
を備えるキーボード。

【請求項16】

前記第１のひずみゲージは、可変第１抵抗を有し、前記少なくとも１つの追加のひずみゲージは、可変第２抵抗を有し、前記可変第１抵抗は、前記スイッチ構造体が前記第１のひずみゲージ及び前記少なくとも１つの追加のひずみゲージを反らせる前記位置に移動することに応じて、前記可変第２抵抗とは異なるレートで変化するように構成される、請求項１５に記載のキーボード。

【請求項17】

前記スイッチ構造体は、前記少なくとも１つの追加のひずみゲージよりも前記第１のひずみゲージを大きく反らせる位置に移動可能である、請求項１５に記載のキーボード。

【請求項18】

前記第１のひずみゲージ及び前記少なくとも１つの追加のひずみゲージは、ハーフブリッジ構成で接続される、請求項１５に記載のキーボード。

【請求項19】

前記スイッチ構造体は、外周を含み、前記第１のひずみゲージ及び前記少なくとも１つの追加のひずみゲージは少なくとも部分的に前記外周の下に配置される、請求項１５に記載のキーボード。

【請求項20】

前記第１のひずみゲージの非応力下抵抗は、前記少なくとも１つの追加のひずみゲージの非応力下抵抗と等しい、請求項１５に記載のキーボード。

【外国語明細書】