CN109791462B - 反向键盘总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反向键盘总成。键盘总成包括显示单元、设置在显示单元顶部的触摸屏；以及设置在触摸屏的顶部的顶盖，其中，顶盖覆盖触摸屏和显示单元，其中顶盖包括位于触摸屏上方预定距离的多个透明按键，该透明按键使得能够看到在显示单元上显示的图像。

Description

反向键盘总成

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月16日提交的美国临时申请No.62/375,727的权益，其内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明一般涉及一种计算机外围设备，具体涉及一种集成反向键盘。

背景技术

键盘通常能被用户用来执行计算设备(例如PC、笔记本电脑等)的输入。传统的键盘通常包括键帽，当用户按下键盘的键帽时，键帽为用户提供即时的触觉反馈。传统键盘通常由代表不同字母数字字符的多行不变的键帽组成。

尽管发现了替代的输入设备，例如虚拟键盘，但在传统键盘上打字是用户将数据输入计算机系统的最方便、最常用和最有效的方式。因此，传统键盘仍然是用于计算机直接数据输入的最广泛使用并且最通用的外围设备。

虚拟键盘方式有许多益处，包括动态更改每个键的显示的能力。然而，在需要大量打字数据输入并且数据输入的速度和准确性受到关注的情况下，虚拟键盘的一个关键缺点是不舒服的用户体验和打字缺陷。另外，虚拟键盘不需要任何物理按键，这通常会使用户不确定是否正确按下正确的按键。

现有的键盘解决方案试图在含有可换键的虚拟键盘和具有传统的、永久的和物理键帽的传统键盘之间进行集成，其中，例如键盘的键可以组成在显示单元的顶部。然而，由于用户无法获得键下显示内容的清晰视图，这种解决方案仍然具有显著的缺陷。

其他类型的传统键盘以其按键连接到其基底结构的方式组装。然而，与传统的键盘打字体验相比，这样的解决方案可能导致打字体验显著改变，其方式可能导致缺乏舒适性或不易于使用。

其他现有解决方案描述了可适应的键盘，其中各个键可以根据用户的需要显示不同的字符。虽然允许用户适当地输入各种数据的字符，但是该解决方案不向用户提供任何反馈。因此，用户不能确定输入请求是实时传输的。

因此，提供一种克服上述缺陷的解决方案将是有益的。

发明内容

以下是本发明的若干示例实施例的概述。本概述是为了方便读者对这些实施例的基本理解，并不完全限定本发明的范围。本概述不是涉及的所有实施例的广泛概述，并且既不旨在标识所有实施例的关键或重要元件，也不旨在划定任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。为方便起见，本文可使用术语“一些实施例”来指代本发明的单个实施例或多个实施例。

本发明的一些实施例包括反向键盘总成。键盘包括显示单元、放置在显示单元上的触摸屏；以及放置在触摸屏上的顶盖，其中顶盖覆盖触摸屏和显示单元，其中顶盖包括位于触摸屏上方预定距离的多个透明按键，该透明按键使得能够看到在显示单元上显示的图像。

附图说明

在说明书结论的权利要求书中特别地指出并清楚地要求保护所公开的主题。通过以下结合附图的详细描述，所公开实施例的前述及其他目的、特征和优点将变得显而易见。

图1A是依据实施例的反向键盘总成的分解示意图；

图1B是依据实施例的反向键盘总成的横截面示意图；

图2是依据实施例的反向键盘总成顶盖的俯视图。

具体实施方式

值得重点注意的是，本发明的实施例仅是创新教导的许多有利用途的实例。通常，在本申请的说明书中做出的陈述不一定限制任何所要求保护的实施例。此外，一些陈述可能适用于某些发明特征而不适用于其他特征。通常，除非另有说明，单独元件可以是复数，反之亦然，而不失一般性。在附图中，在若干视图中的相同标号表示相同的部件。

在示例实施例中，本发明的反向键盘总成包括显示单元、触摸屏、顶盖和多个键。键盘总成的构件能够实现多种用途，因为多个键中的每一个可以输入多个不同的预定值。显示单元可以是，例如，液晶显示器(LCD)，用于显示符号(或图像)，例如但不限于字母、数字、记号等。这些符号可以通过多个键中的每个键来查看。

显示单元还包括被配置为识别用户按压的触摸屏。键是透明、可按压和刚性的，并且位于触摸屏上方并与其相距预定距离，使得能够观看显示在显示单元上的图像，其中当用户按压多个键中的一个键时，预定距离可以形成间隙。

键盘总成的多个键物理地耦合到键盘的上侧，其中该上侧以预定距离位于键盘100的下侧上方。因此，这些键没有物理地或电性地连接到任何类型的基底结构。

图1A示出了根据一个实施例构造的反向键盘总成100的示例分解图。反向键盘总成100(下文称为“键盘”100)包括显示单元110、触摸屏120、顶盖130和多个键140。

键盘100的结构使得并非所有构件都组装成彼此叠置，并由外围框架包围(图1未示出)。也就是说，如图所示，显示单元110由触摸屏120覆盖，键140堆叠在触摸屏120上，并且顶盖设置在键140上。

图1A中未示出的是键盘的构件，例如包括允许键盘100的操作及电性连接的电路、电源(例如，电池)、以将四个层中的每一层紧固在一起的紧固件、，以及弹性零件(未示出)，该弹性零件有助于进一步对连接构件并在按压后对其原始位置提供适当的按键响应。

键盘100可以是无线键盘，其中可以基于无线协议(例如，蓝牙)实现与计算机(例如，PC)的连接。可替换的，键盘100可以是有线键盘，其中可以通过，例如，通用串行总线(USB)电缆、微型USB电缆、雷电接口(Thunderbolt)电缆等实现与计算机的连接。

图1B示出了根据一个实施例组装的键盘的示例性横截面示意图。在讨论图1A时引入了图1A中所示的附图标记。

如上所述，键盘100包括显示单元110。显示单元110被配置为呈现各种内容元件，例如表示符号的符号或图像。在示例实施例中，显示单元110是电子可视屏幕，例如液晶显示器(LCD)显示单元、有机发光二极管(OLED)显示单元、电子墨水屏等。

根据公开的实施例，显示单元110可以通过有线连接或无线连接通信地连接到计算机。有线连接的示例包括通用串行总线(USB)连接、微型USB连接、雷电接口连接等。无线连接例如可以是蓝牙连接。

触摸屏120组装在显示单元110的上部。在示例实施例中，触摸屏120被配置为实现用户手势的识别，例如，按键、滑动、多个手指滚动等。根据一个实施例，触摸屏120可以嵌入在显示单元110中。

顶盖130设置在触摸屏120上以覆盖触摸屏120和显示单元110。顶盖130例如是由塑料、金属或聚合材料等制成的刚性基板。在示例性实施例中，顶盖130包括多个透明的、可按压的刚性的键140。在不同实施例中，键140不是盖130的一部分。在这种配置中，顶盖130包含对于键140的孔。

所有键140可以组装在同一表面上，并且这样的表面位于触摸屏120上方并与其相距预定距离，以使得能够观看显示在显示单元110上的图像。多个键140可以由丙烯酸玻璃或任何其他透明材料制成。在触摸屏上方的预定距离例如可以是0.1毫米(mm)、2毫米(mm)、10毫米(mm)。用户按压多个键140中的每一个键时，可以使预定距离产生间隙。

在一个实施例中，多个键140中的每一个键包括上边缘141和下边缘142。上边缘141被构造成接收来自用户手指即用户按压的直接接触和压力，并且受此响应，使下边缘142也向下推。空气层位于顶盖130和触摸屏120之间。至少一个连接器150可以适于将多个键140保持在多个键140不与触摸屏120接触的位置。

在一个实施例中，这种连接器150可以是机械元件、柔性元件等。例如，连接器150可以通过弹簧的形式实现，该弹簧被构造成向用户手势(例如，按键)提供反馈。在另一个实施例中，连接器150可以是顶盖130的内置构件或外部元件。也就是说，响应于用户手势，例如，用户按压，多个键140中的至少一个键的下边缘142穿过空气层并接触触摸屏120。

键盘100还包括支撑框架160。该框架160被构造成将顶盖130连接到触摸屏120和显示单元110。根据另一实施例，顶盖130可以通过至少一个轴连接到框架160。该轴使得顶盖130能够朝向触摸屏120向上和向下移动，以使用户能够接近触摸屏120。该接近允许用户清洁触摸屏、更换构件等。

框架160可以由刚性材料制成，例如但不限于塑料。框架160被构造成使键盘100密封。根据另一实施例，包括多个键140的顶盖130可以被构造成与显示单元110和触摸屏120脱离。

根据另一实施例，触摸屏120和显示单元110通信地且物理地连接，并且位于键盘100的下侧附近。在该布置中，包含多个键140的顶盖130位于键盘100的上侧附近。

键盘100的下侧被框架160覆盖，其使用户能够物理地连接键盘100的下侧和上侧。根据另一实施例，框架160可以使键盘100的上侧和下侧实现脱离。根据一个实施例，下侧和上侧可以以预定距离远离。预定距离使得位于键盘100上侧的多个键140能够在用户手势(即按键)之前，在物理上和通信上与触摸屏120断开连接。

根据一个实施例，触摸屏120可以是电容式触摸屏。电容式触摸屏面板由诸如涂有透明导体玻璃的绝缘体组成。在这样的实施例中，多个键140可以由透明和电导体材料构成，例如氧化铟锡(ITO)，其使得能够传输电荷。基于用户手势(例如，用户按压)，电荷通过人体和导体键传输，电容式触摸屏识别多个键140中的某个键140上的按压。

根据另一实施例，触摸屏120可以是电阻式触摸屏。电阻式触摸屏是一种触敏式计算机显示器，由两个涂有电阻材料并由气隙或微点分开的柔性片组成。当与触摸屏的表面接触时，两张柔性片被按压在一起并且能够识别手势的精确位置，例如触摸。在这样的实施例中，多个键140可以由透明且绝缘的材料构成。绝缘的材料可包括，例如透明塑料、聚碳酸酯等。这使得能够基于用户手势将至少一个键140下的电荷绝缘。

根据一个实施例，触摸屏120可以是光学触摸框(OTF)。OTF使用从OTF边缘辐射的光束。在至少一个光束交叉的情况下，OTF被配置成识别按压的精确位置。例如，多个键140组装在OTF的顶部。基于用户手势，例如，用户按压，在多个键140中的至少一个键上，光束可以被键140的下边缘142穿过，并且通过OTF能够精确地确定多个键140中的哪个键被按压。

根据另一实施例，触摸屏120可以是表面声波(SAW)触摸屏。SAW触摸屏技术使用超声波来检测触摸事件，例如用户按压，以及用户输入的位置。例如，多个键140位于SAW触摸屏的顶部，并且基于键140中的至少一个键上的用户手势，SAW被吸收，同时接收换能器不记录任何输入。因此，嵌入在SAW触摸屏内的表面声波传感器能够确定触摸事件的位置。

根据另一实施例，可以经由显示单元110显示例如字母、数字、单词、记号等的多个符号。所显示的符号可以是预定的并由计算机应用程序提供(未示出)。计算机应用程序是被配置为向显示单元110提供各种可变符号的软件，这些在显示单元上显示的各种可变符号可以放置在多个键140中的每一个键下面。此外，计算机应用程序可以被配置为对键盘100收集的数据进行分析。

根据另一实施例，键盘100可以由计算机应用程序(未示出)预先配置以指定用于各种用途。例如，专业的键盘100可以预先配置用于医院中的医疗用途，专业的键盘100可以预先配置用于建筑师的使用等。

例如，键盘100可以被设计用于医疗专业人员，使得他们能够通过修改键盘的每个键传输的输入，以便更有效地控制各种医疗设备。就此而言，医疗设备可以是计算机断层扫描(CT)设备、磁共振成像(MRI)设备等。

作为另一个实施例，键盘100还可以预先配置为增强游戏玩家玩电脑游戏的体验。例如，通过在传统键盘中表示字母“Q”的键，显示单元110可以显示M-16步枪的图像以在游戏期间更快地切换武器。根据相同的示例，在传统键盘中通常表示字母“A”的键可以在其中显示单元110上显示AK-47突击步枪的图像等。根据另一实施例，可以使用驱动程序来实现键盘100和计算机之间的通信。驱动程序是嵌入在计算机内用于操作键盘100的计算机程序。

值得注意的是，根据一些公开的实施例，顶盖130可以由一个或多个支撑构件(未示出)支撑。一个或多个支撑构件中的每一个可以是刚性材料，例如塑料，其允许保持位于键盘100的上侧的顶盖130与位于键盘100下侧的触摸屏120之间的预定距离。

根据一个实施例，一个或多个支撑构件可以安装在顶盖130的中间部分和/或侧面上，这可以允许触摸屏120识别用户手势而不干预键盘100的操作。根据另一实施例，一个或多个支撑构件可以安装在键盘100的下侧。

图2依据一个实施例，描述了顶盖130的示例俯视图200。俯视图中呈现多个键140。多个键140经由至少一个连接器150物理连接到顶盖130。多个键140可以由透明、可按压的刚性材料制成，使得计算机设备的用户能够看到显示在显示单元110上的可变图像。

作为非限制性示例，键盘100可包括多个键140，即140-1到140-m。键140-1可以被构造成使计算机设备的用户能够通过触摸屏120和键140-1本身看到经由显示单元110显示的不同的和可变的图像。这样的图像可以是，例如：字母“P”，单词“是”、“笑脸”、数字“10”、中文字母等。值得注意的是，键盘100可以经由显示单元110和键盘100的其他构件显示许多图像，这些图像可以在多个键140中的每一个键的中心上显示。

本发明的一些实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合的形式实施。此外，软件优选地实施为有形地嵌入在程序存储单元或计算机可读介质上的应用程序。应用程序可以被上传到包括任何合适架构的机器并由其执行。优选地，该机器在具有硬件的计算机平台上实现，这些硬件例如一个或多个中央处理单元(“CPU”)、存储器和输入/输出接口的。计算机平台还可以包括操作系统和微指令代码。这里描述的各种过程和功能可以是微指令代码的一部分或者应用程序的一部分，或者它们的任何组合，其可以由CPU执行，无论是否明确地示出了这样的计算机或处理器。另外，各种其他外围单元可以连接到计算机平台，例如附加数据存储单元和打印单元。

本文引用的所有示例和条件语言旨在用于教导目的以帮助读者理解本发明的原理和发明人为促进技术发展贡献的概念，并且不应被限制解释为特定的引用例子和条件。此外，这里关于本发明的原理、方面和实施例的所有陈述以及其具体示例旨在包含其结构和功能的等同物。另外，这些等同物旨在包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物，例如，任何被开发的执行相同功能的元件，而不管结构如何。

本领域技术人员将容易地注意到，在不脱离公开的发明范围的情况下，本发明的其他实施例可以实现。本发明包括所有这些实施例。本发明的范围应仅由其权利要求限定。

Claims (13)

1.一种反向键盘总成，包括：

显示单元；

设置在显示单元上的触摸屏；

多个透明的刚性的键，其中所述多个透明的刚性的键位于触摸屏上方并距所述触摸屏预定距离，使得能够观看在所述显示单元上显示的图像；以及

设置在所述触摸屏上的顶盖，其中所述顶盖由刚性材料制成，其中所述顶盖包括多个用于所述多个透明的刚性的键的孔，其中每一所述多个透明的刚性的键设置在多个孔的其中之一里面，使得当力施加到所述多个透明的刚性的键的其中之一的时候，可以使预定距离产生间隙，以及

至少一个连接器，所述连接器将多个键保持在将所述多个键与所述触摸屏分开的位置，其中所述至少一个连接器是弹簧，所述弹簧被构造成向用户手势提供反馈，其中所述多个键的每一键与顶盖的连接通过所述至少一个连接器实现。

2.根据权利要求1所述的键盘总成，其中所述显示单元为以下任意一种：液晶显示器(LCD)、有机LED发光二极管(OLED)。

3.根据权利要求1所述键盘总成，其中所述触摸屏为以下任意一种：电容式触摸屏、电阻式触摸屏、光学式触摸框、红外触摸框、表面声波触摸屏。

4.根据权利要求3所述的键盘总成，其中所述键盘总成具有下侧和上侧，其中触摸屏与显示单元电性连接和物理连接，触摸屏与显示单元位于所述键盘总成的下侧。

5.根据权利要求4所述的键盘总成，其中所述顶盖位于所述键盘总成的上侧。

6.根据权利要求4所述的键盘总成，其中所述下侧和所述上侧以预定距离分开。

7.根据权利要求6所述的键盘总成，其中所述多个键与触摸屏和显示单元物理地断开连接和电性地断开连接。

8.根据权利要求4所述的键盘总成，其中键盘总成还包括支撑框架，所述支撑框架构造成覆盖所述键盘的下侧。

9.根据权利要求8所述的键盘总成，其中所述支撑框架构造成物理地连接键盘的上侧和下侧。

10.根据权利要求8所述的键盘总成，其中所述支撑框架构造成脱离键盘的上侧和下侧。

11.根据权利要求1所述的键盘总成，其中所述多个键中的每一个键包括上边缘和下边缘。

12.根据权利要求1所述的键盘总成，其中，当在所述多个键中的一个键的上边缘上按键时，键的下边缘接触触摸屏。

13.根据权利要求12所述的键盘总成，进一步包括光学触摸框和至少一个传感器，所述光学触摸框配置成产生光束，其中当按键按压在多个键中的一个键的上边缘上时，键的下边缘与由光学触摸框产生的光束交叉，其中当至少一个所述传感器识别到光束的交叉点时，用户手势的位置被识别。

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