CN110879665A - 远程电容式接口 - Google Patents

Abstract

本公开涉及远程电容式接口。计算设备、输入设备、键盘组件和相关系统包括一组导电迹线或引线，其被配置为将来自用户的附肢或来自远程位置(诸如在键盘的键帽上)的另一电容性负载源的电容性负载传递到键盘上位于计算设备的触敏界面附近的导电部分或电极。因此，电容性负载可通过导电迹线或引线传递到触敏界面，而不必直接施加负载，例如通过将手指触摸到界面。这可以减少或消除对触摸屏设备中的屏幕控制或键盘接口元件的需要，而不必在计算设备和用于计算设备的键盘盒或附件之间使用更昂贵且耗能的有线或无线连接。

Description

远程电容式接口

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月5日提交的名称为“REMOTE CAPACITIVE INTERFACE”的美国临时专利申请No.62/727,391的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。

技术领域

本文描述的实施方案整体涉及用于电子设备的接口。在一些具体示例中，本公开实施方案涉及用于触摸屏设备的键盘。

背景技术

许多电子设备具有键盘和相关设备以接收来自用户的输入和交互。这些电子设备包括计算机诸如个人计算机、平板电脑和智能电话以及其他“智能”设备诸如媒体播放器、视频和音频装置、车辆控制台、家用自动化控制器和相关设备。键盘和其他接口设备被设计成具有被用户按压以生成用于处理器或控制器的输入信号的按钮或按键。这些设备通常被设计成向用户的指尖提供受控量的阻力，以便在用户按下按钮或按键时提供触觉反馈。每个按钮或按键的感觉、声音、成本和大小都受到严格控制，以有效地提供期望的用户体验。虽然一些键盘是“虚拟的”，诸如在触摸屏设备上显示的软件键盘，提供按键行程或按键的移动可是有益的，以帮助用户更容易地感觉、看到和听到按下按键的时间和地点，并提供与设备的整体更令人满意的交互。

提供这种类型的按键或按钮可带来成本。没有内置机械键盘的触摸屏设备可连接到外围键盘接口设备，但是该外围设备必须具有独立的电源，或者必须具有到触摸屏设备的有线连接，该有线连接可耗尽触摸屏设备的电源，或者可能需要到外围设备的特殊电连接器。因此，接口设备的改进存在许多挑战和区域。

发明内容

本公开的一个方面涉及计算设备和键盘组件。计算设备可具有外表面和触敏界面。键盘能够可移除地耦接到计算设备，其中键盘具有接触部分和输入部分。接触部分可接触计算设备的外表面，其中一组导电迹线可延伸穿过接触部分和输入部分。该组导电迹线中的每个导电迹线可包括位于接触部分中的第一导电部分和位于输入部分中的第二导电部分。可由触敏界面经由第一导电部分来检测施加到该组导电迹线的第二导电部分中的一者的电容性负载。

计算设备可为平板电脑，并且键盘还可包括以键盘布局布置的一组开关，其中该组开关中的每个开关都连接到该组导电迹线中的相应的第二导电部分。电容性负载可由用户的附肢施加，并且该组开关可经由相应的第二导电部分选择性地启用或禁用电容性负载和触敏界面之间的电通信。

第一导电部分可接触触敏界面。触敏界面可包括显示屏部分，其中该组导电迹线中的第一导电部分可与显示屏部分重叠。触敏界面可被定位在计算设备的显示屏外部的计算设备上。外表面可背离计算设备的显示屏。该组导电迹线的第一导电部分可分布在计算设备的边缘部分上。计算设备可被配置为检测键盘的接触部分抵靠外表面的存在。

本公开的另一方面涉及一种键盘，该键盘包括具有第一部分和第二部分的外壳，第一部分具有被配置为面向电子设备的外表面，并且第二部分被配置为远离电子设备延伸。键盘还可包括位于外壳中的一组导电引线，该组导电引线中的每个导电引线包括第一导电部分和第二导电部分，所述第一导电部分位于所述第一部分的外表面处并且被配置为接触所述电子设备，所述第二导电部分位于所述第二部分中。第二导电部分可以键盘布局布置，并且该组导电引线中的第二导电部分中的每个可被配置为将电容性负载传递到相应的第一导电部分。

键盘还可包括一组开关，其中该组开关中的每个开关可连接到该组导电引线的单独的第二导电部分。键盘还可包括一组按键，其中该组按键中的每个按键包括导电输入表面。导电输入表面可通过该组开关中的相应的开关电连接到该组导电引线中的相应的第二导电部分。还可包括电容性负载源，其中该组开关中的每个开关包括与电容性负载源的可释放连接。电容性负载源可位于外壳的第一部分中。铰链可定位在外壳的第一部分和第二部分之间。

在本公开的另一个方面，提供一种电容式键盘，该电容式键盘可包括一组导电迹线和一组按键，该组导电迹线中的每个导电迹线具有第一端部和第二端部，并且该组按键中的每个按键包括键帽和开关，其中每个开关分别电连接到该组导电迹线的第二端部中的一者。开关可分别被致动以将电容性负载从该组按键中的相应的按键传递到该组导电迹线中的相应的第一端部。

在一些实施方案中，该组按键的键帽中的每个可包括导电表面，其中电容性负载可从导电表面传递到相应的导电迹线。键盘还可具有外壳，该组按键定位在外壳上，并且其中每个开关电连接到外壳中的电容性负载源。当连接到该组导电迹线中的导电迹线时电容性负载源可为电接地或者可为虚拟接地。该组导电迹线的第一端部可以交错图案布置。

附图说明

附图和图示出了多个示例性实施方案，并且是说明书的一部分。结合本说明书，这些附图示出和解释了本公开的各种原理。通过参考以下附图，可实现对本发明的实质和优点的进一步理解。在附图中，类似的部件或特征部可具有相同的参考标签。

图1示出了根据本公开的实施方案的计算设备和输入设备组件的框图。

图2示出了根据本公开的实施方案的计算设备和输入设备的透视图。

图3示出了图2的组件的分解侧视图。

图4示出了图2的组件的局部分离和分解正视图。

图5示出了沿图4中的剖面线5-5截取的图2的输入设备的图解侧视剖视图。

图6示出了根据本公开另一实施方案的计算设备和输入设备的实施方案的分解透视图。

图7示出了本公开的输入设备的实施方案的局部分离正视图。

图8是沿图7中的剖面线8-8截取的图7的输入设备的图解侧视剖视图。

尽管本文描述的实施方案易于进行各种修改和替换形式，但是在附图中通过示例的方式示出了特定实施方案，并且将在本文中对其进行详细描述。然而，本文所述的示例性实施方案并非旨在限于所公开的具体形式。相反，本公开涵盖落入所附权利要求书的范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。

具体实施方式

本说明书提供示例，并且不限制权利要求中所阐述的范围、适用性或配置。因此，应当理解，在不脱离本公开的实质和范围的情况下，可以对所论述的元件的功能和布置进行改变，并且各种实施方案可以适当地省略、替代或添加其他程序或部件。例如，所描述的方法可以按与所描述的顺序不同的顺序进行执行，并且可以添加，省略或组合各种步骤。另外，在其他实施方案中，可以组合相对于一些实施方案所描述的特征。

计算设备，包括触摸屏设备，诸如例如平板电脑和智能电话，被广泛使用，并且是用于通信、观看内容、工作、娱乐等的有价值的工具。可使用触敏界面向计算设备提供输入。如本文所使用的，触敏界面是指在设备中包括触敏或近触敏传感器的显示屏，其中当用户用电容性负载源接触设备的表面时，该设备可以检测到电容性负载源的存在。例如，触敏界面可是使用表面电容式触摸屏、投射电容式触摸屏、表面声波(SAW)触摸屏、相关技术及其组合的电容式触敏界面。本文使用的电容性负载源是指可通过使用触敏界面来检测的设备或人。例如，电容性负载源可是用户的附肢(例如，手指)、带电的触控笔、另一个电吸收性仪器、到电接地或虚拟接地的连接、电容性接地元件、相关设备及其组合。在一些实施方案中，可使用互电容触摸屏，其中由于仪器的电吸收可通过触摸屏检测电容性负载源，以局部地减少触摸屏的带电层中的电荷。

虽然触摸屏设备的触敏界面是通用的并且可模拟键盘(例如，通过在显示屏中创建“虚拟”基于软件的键盘以供用户键入)，但是触摸屏的平坦、坚硬的表面和触敏界面的低角度取向可使得在设备上打字不如在外围键盘设备上打字那样所期望。键盘和打字员的手也可占据并覆盖触摸屏上的大量可用空间。

与虚拟屏幕键盘相比，外围键盘附件可具有针对按键的机械开关，其提供不同的触感和听觉反馈，并且由于其可相对于屏幕移动，因此可以更舒适的角度取向。在一些情况下，机械开关(例如，可折叠圆顶或弹簧加载开关)可具有机械支撑件，诸如蝶形或剪式开关导向。外围键盘也占用较少的显示屏空间(如果有的话)。然而，大多数外围键盘需要与触摸屏设备的有线或无线连接。有线连接可使触摸屏设备的设计复杂化，因为产生或读取来自外围键盘的信号的部件需要设备中的功率和空间。这些部件也可在激活时耗尽触摸屏设备的电源。与外围设备的无线连接需要外围设备中的独立电源和触摸屏设备上的无线接口，这两者都增加了该对的成本和能量消耗。

本公开的各方面涉及使用远程电容性负载传输的外围输入设备(例如，键盘、控制器或相关配件)，使用户能够与触摸屏设备的触敏界面(例如，触摸屏界面)交互，而不必将电容性负载源移动到与触敏界面的物理接触。在非限制性示例中，用户可在附接到触摸屏设备的键盘上键入，并且触摸屏设备可以通过键盘中的电极有效地接收输入，就像用户的手指正在触摸触敏界面一样。又如，用户可按压键盘上的按键，这能够实现电容性负载(例如，到接地的连接或者具有到接地的低阻抗的源)和触敏界面处的电极之间的电连接，以模拟用户的触摸，而无需将用户的电容性负载实际传递到界面。在任一种情况下，用户可以舒适的角度打字，并且具有平坦的、坚硬的触摸屏无法提供的触感和听觉反馈。此外，键盘不需要从设备获取任何电源或具有自己的电源。

电负载或信号可通过输入设备中的无源(即，非充电)导电路径从电容性负载源传递到触摸屏设备的触敏界面，以便模拟电容性负载源和触敏界面之间的相互作用。这样，输入设备不需要其自己的电源，因为它充当电容性负载源和触敏界面之间的无源电导管。电容性负载源抵靠输入设备上的按键的触摸将电容性负载添加到导管的一端，该电容性负载被传递到导管的位于触敏界面附近的另一端。触敏界面可检测电容性负载的变化并作出反应，好像电容性负载源直接接触触敏界面。

触摸屏设备也不需要提供额外的电源和电路来与输入设备进行电连接(例如，有线连接)。触摸屏设备的相同触敏界面可用于接收来自经由输入设备的电容性负载源以及来自与直接抵靠触敏界面的电容性负载源的正常用户交互的输入。

在一些实施方案中，输入设备以部分地覆盖显示屏的方式附接到触摸屏设备。在其他实施方案中，输入设备在触摸屏设备的触敏界面上接触触摸屏设备而不覆盖显示屏。例如，触摸屏设备的正面的边框或侧部可配置有可连接到输入设备的触敏界面部分。设备的背面也可具有触敏界面。因此，在各种配置中，输入设备可访问设备上与显示屏分开的触敏界面。

在一些实施方案中，输入设备能够可拆卸地附接到触摸屏设备。在一种情况下，输入设备通过磁铁、夹具、带或附接到键盘的其他外壳或壳体部分保持到触摸屏设备，这些部件帮助使输入设备相对于触摸屏设备取向，并帮助保持输入设备与触敏界面正确对准。触摸屏设备可配置有检测输入设备的存在的传感器或开关。这样，触摸屏设备可包括诸如用户界面之类的软件，其对输入设备的存在作出反应。例如，当在触摸屏设备上需要键盘输入时，触摸屏设备可以基于输入设备是否存在来确定是否显示屏幕上键盘。在一些情况下，例如，当输入设备部分地覆盖显示屏幕时，可基于所覆盖的屏幕空间来修改用户界面，以避免向用户隐藏信息。

输入设备可为用于计算设备的盖或壳体的一部分，其中输入设备具有相对于彼此铰接或可折叠并且可在其中键盘部分和设备的显示屏可以访问并且可见以用于键入的输入位置和其中至少覆盖显示屏幕并存储输入设备的位置之间移动的部分或节段。

另外的细节和实施方案在附图中示出并在下面描述。图1是示出计算设备102和输入设备104的系统100的关系的框图。计算设备102可具有外表面106和触敏界面108。输入设备104能够可移除地耦接到计算设备102，其中输入设备104的接触部分110接触或紧邻计算设备102的外表面106(例如，从计算设备102的外表面106移除几毫米或更少)。输入设备104可包括一组导电迹线112。在一个实施方案中，包括26个或更多个导电迹线。另选地，可包括60个或更多个导电迹线。为简单起见，图1中仅示出导电迹线112中的一者。导电迹线112可具有位于输入设备104的接触部分110中的第一导电部分114和位于输入设备104的输入部分118中的第二导电部分116。在一些实施方案中，第二导电部分116可连接到开关120，开关120选择性地提供第二导电部分116和电容性负载源122之间的连接。

系统100可被称为计算设备102和输入设备104的组件。输入设备104能够可移除地附接到计算设备102，并且当附接时，可保持抵靠或锁定到计算设备102。计算设备102可为被配置为经由触敏(例如，电容负载敏感)界面接收输入的任何类型的电子设备。例如，不受限制，计算设备102可包括但不限于个人计算机(包括例如计算机“塔”、“一体化”计算机、计算机工作站、笔记本计算机、膝上型计算机和相关设备)，图形输入板、智能手表、其他可穿戴设备、车辆及相关组件和配件、服务器、屏幕、显示器和监视器、摄影和摄像装置及相关配件、打印机、扫描仪、媒体播放器设备、销售点装置、家庭自动化装置、以及任何其他使用、发送或接收人类输入或可使用键盘或相关设备进行输入的电子设备。因此，图中所示的示例平板电脑应该被视为可用本文公开的输入设备实现的许多不同类型的计算设备的仅仅示例。计算设备102可包括与触敏界面108电通信并且被配置为响应于从触敏界面接收信号而控制计算设备102的处理器101(或类似控制器)。

输入设备104可为用于计算设备102的外围键盘、附件、壳体或盖。输入设备104的外部尺寸可类似于或等于计算设备102的外部尺寸，以便有助于设备102、104的系统100的可移植性。可通过向输入设备104施加力以切断将计算设备102和输入设备104中的磁性吸引元件保持在一起的力来将输入设备104从计算设备102拆下。输入设备104可包括键盘，诸如QWERTY(或类似布局)键盘。输入设备104可实施为一种类型的键盘，诸如例如，键盘具有布置成直行、直列、直行和直列组合，或者以其他分布或交错布局布置的按键。在某些实施方案中，键盘可具有比图中所示的更多数量的按键，或者具有更少数量的按键。参见例如，图2至图4和图6至图7。按键可以多种不同的布局布置。例如，可以ANSI(美国国家标准学会)布局、AZERTY布局、ISO(国际标准化组织)布局、Dvorak布局、Colemak布局或其他相关配置布置这些按键。按键可具有紧凑的布局(例如图2的紧凑布局)、无钥匙布局、60％布局、65％布局、75％布局、全尺寸布局、仅小键盘布局或根据需要的其他配置以满足所需的空间、成本和人体工程学考虑。如本文所示，一个或多个按键可以具有不同的尺寸，并且可以沿着键盘的表面定位在不同的位置。

输入设备104可包括底座或外壳124，导电迹线112容纳或嵌入其中。在一些布置方式中，外壳124可包括一个或多个可弯曲部分、可折叠部分或彼此连接的铰接部分。例如，接触部分110和输入部分118可通过铰链130彼此连接。外壳124可具有包括或靠近第一导电部分114的外表面126，第一导电部分114被配置为面向或接触计算设备102的外表面106。输入设备104还可包括可配置为形成计算设备102的支架或支撑件的部分(未示出)。例如，输入设备104可配置为使计算设备102保持在直立位置(例如，如图2所示)或相对于输入设备104或者相对于组件下方的水平支撑表面在另一个取向上。

计算设备102的外表面106可为设备102的与触敏界面108相邻或在其外部的表面。因此，外表面106可为可由触敏界面108检测通过其的触摸输入(例如，电容性负载)的表面。在一些实施方案中，外表面106包括玻璃(或其他陶瓷)、聚合物或金属材料，当其与电容性负载源(例如，人的手指)接触时，可将负载传递到触敏界面108。因此，外表面106可为计算设备102的触摸屏界面的显示屏的外表面或计算设备102的可由触敏界面108通过其检测电容性负载的另一前表面、侧表面或后表面，或其组合。在一些实施方案中，外表面106包括计算设备102的侧面中的一者的一部分，诸如计算设备102的前部的边框部分的侧面的部分或计算设备102的后表面的一部分。由于位于输入设备104中的导电垫或引线与外表面106之间的接触，可通过触敏界面108检测电容性负载源。在一些情况下，电容性负载源可由触敏界面108在与外表面106分开的近距离处检测，诸如通过具有适当介电常数的薄中间层，以允许通过它们感测电容性负载(无论中间层是在输入设备104上还是在外表面106上)。

触敏界面108可为任何触敏电子部件，其被配置为从诸如手指或具有低接地阻抗的其他源的电容性负载源接收电容性负载。例如，触敏界面108可包括用于触摸屏平板电脑、电话和相关设备或本文其他各处所述的其他触敏界面中的互电容触摸传感器阵列。触敏界面108可包括在计算设备102的显示屏处或附近的部分，并且可延伸到计算设备102的在设备102的与显示屏相对的一侧之外或定位在其上的部分。

输入设备104的接触部分110可包括导电迹线112的第一导电部分114。接触部分110可被配置为包括外壳124的外表面126。因此，接触部分110可布置成与计算设备102的外表面106接触。接触部分110还可包括附接设备128，诸如磁体或紧固件，其保持接触部分110可移除地固定到计算设备102。附接设备128可被配置为将第一导电部分114保持在计算设备102的外表面106上的特定位置中。

导电迹线112可包括延伸通过外壳124的导电材料(例如，铜、银、铝、导电聚合物、陶瓷材料、其他导电材料或其组合)。导电迹线112可以延伸通过输入设备104，包括跨接触部分110和输入部分118之间的边界、折叠或铰链130。在输入设备104的键盘配置中，每个按键可电连接到不同的唯一的导电迹线112。因此，导电迹线112可彼此绝缘，使得由一个导电迹线112承载的电信号仅通过该导电迹线112传递到触敏界面108。如下文更详细地解释，导电迹线112中的每个可具有位于接触部分110和输入部分118上的唯一位置处的端部(例如，第一导电部分114和第二导电部分116)。导电迹线112还可沿着它们在第一导电部分114和第二导电部分116之间的长度绝缘，以避免干扰信号传输或短路到其他导电迹线，诸如通过嵌入在外壳124中的绝缘材料层之间。

每个导电迹线112的第一导电部分114位于设备的接触部分110中。在一些实施方案中，迹线112的第一导电部分114可包括导电电极，该导电电极暴露在接触部分110的表面上并且被配置为在计算机设备102的触敏界面108和外表面106的外部。在一些实施方案中，第一导电部分114位于外壳124内并电连接到导电材料，该导电材料将第一导电部分114连接到其外表面126。

由触敏界面108感测在第一导电部分114处的电容性负载由图1中的线132表示。线132表示为虚线，以指示在输入设备104和计算设备102之间不存在有线的导体到导体连接，以便可以感测电容性负载。在输入设备104和计算设备102之间也没有供电的双向无线通信(例如，通过

RFID、

蜂窝通信或其他类似的无线通信规范)。相反，第一导电部分114无源地再现施加到导电迹线112的电容性负载，并且计算设备102感测到该负载就好像该负载被直接施加到外表面106而没有导电迹线112存在。

第二导电部分116可位于输入设备104的输入部分118中。第二导电部分116可以键盘布局布置在输入部分118中。第二导电部分116中的每个可电连接到唯一的开关120。将电容性负载施加到第二导电部分116使得导电迹线112在相应的第一导电部分114处再现电容性负载。

输入部分118可包括可用于与计算设备102交接的按键、开关或按钮。输入部分118可形成在外壳124的加强部分中，使得其支撑的键盘保持平坦并支撑按键和开关。在一些实施方案中，输入部分118的外部尺寸基本上类似于计算设备102的前向表面的外部尺寸，以便当输入设备104抵靠计算设备102折叠或存储时完全覆盖前向表面。

连接到第二导电部分116的开关120可为电开关，诸如瞬时接触开关，只要压力施加到开关(例如，当按下连接到开关120的按钮或按键时)就形成连接或断开连接。一旦移除压力，开关120就可返回到其初始的未压缩位置。可使用弹性可折叠圆顶、弹簧、顺应性机构或相关设备将该功能提供给开关120，所述弹性可折叠圆顶、弹簧、顺应性机构或相关设备将开关120中的接触器在使能通过开关或经过开关的电传导的第一位置和使此类电传导失效的第二位置之间移动。在一些实施方案中，开关120为从键帽/按钮(或键帽/按钮的表面)开始并延伸到第二导电部分116的导电路径提供瞬时接触，从而还提供到第一导电部分114的导电路径。因此，如果电容性负载源122(例如，用户的手指)按压键帽，则当开关120使能到第一导电部分114的导电路径时，第一导电部分114可从触敏界面108吸收能量(或以其他方式对其施加电容性负载)。

在另一个实施方案中，开关120可提供到电容性负载源122的电连接，该电容性负载源122不是施加到键帽的手指或其他器械。例如，另一个电容性负载源可通过开关120选择性地连接到第二导电部分116。另一个电容性负载源122可定位在输入设备104内，诸如相对大的导电物体(相对于第一导电部分114)，当连接到导电迹线112时，该相对大的导电物体使导电迹线具有低的接地阻抗，从而模拟手指或其他带电仪器对触敏界面108的电容性负载。

关于相关实施方案的细节示于图2至图4中示出。在这些图中，系统200包括从各种取向和不同分离度示出的计算设备202和输入设备204。图2为透视图，图3是分解侧视图，其中计算设备202处于相对于图2的不同取向，并且图4是局部分离和分解正视图，其中输入设备204处于相对于图2和图3的不同配置。在图4中，部分地移除输入设备204的顶表面层和键帽214以示出导电垫(例如，228、232)并且示出通过输入设备204的导电迹线226。

在这些实施方案中，计算设备202为具有外壳206和前表面208的平板电脑，用户可使用触敏界面通过该前表面208与设备202交互，在这种情况下，触敏界面是触摸屏210。输入设备204被示出具有键盘212，键盘212包括以键盘布局布置的一组按键214。如图所示，按键214可具有不同的形状和尺寸。每个按键214可配置有其自己的开关(例如，开关120；还可参见图5和下文的相关说明)。按键214可各自在其顶表面上具有标签或字形(未示出)。

输入设备204可具有通过弯曲、折叠或铰链220彼此连接的输入部分216和接触部分218。输入部分216和接触部分218可在铰链220处相对于彼此移动。这可使计算设备202能够相对于输入设备204以不同的角度X、X'取向，如图2和图3所示，不需要计算设备202与输入设备204断开连接。

接触部分218可被磁性吸引到计算设备202，诸如通过被吸引到其前表面208。在其他实施方案中，接触部分218可以另一种方式附接到计算设备202，例如通过绑住、夹住或锁定到计算设备202上，被集成到计算设备202的壳体中或相关技术。计算设备202可配置有检测输入设备204的存在的传感器(例如，检测输入设备204中的磁体的霍尔效应传感器)。检测输入设备204的存在可使计算设备202改变其软件设置(例如，通过处理器101执行存储在计算设备上的存储器中的软件指令)。

输入部分216可具有顶表面222，按键214从顶表面222延伸并且被配置为面向上。接触部分218可具有外表面224(参见图3)，接触器(例如，第一导电部分114)可位于该外表面224处。顶表面222可包括柔性表面层(未示出)，该柔性表面层覆盖按键214或外表面224并提供防止碎屑和湿气穿过输入设备204内的按键214、外表面224或其他空间的屏障。在一些实施方案中，柔性表面层可包括导电柔性材料，诸如导电聚合物，通过该导电聚合物，电容性负载在接触柔性表面层时可传递到按键214。柔性表面层可包括一组导电部分或插入件，每个导电部分或插入件接触唯一的按键214。因此，将电容性负载施加到柔性表面层的导电部分可使得负载能够穿过柔性表面层到达其内的按键214。

在图2所示的配置中，计算设备202布置有触摸屏210，其中用户可观看触摸屏210，同时还能够以正常的膝上型计算机类方向查看键盘212并与键盘212交互。在输入设备204与用于计算设备202的支架或支撑件集成的实施方案中，输入设备204可被布置为可配置在图2所示的相对位置，同时计算设备202也布置在图2所示的相对位置。

图4示出了输入设备204可具有位于输入部分216和接触部分218中的一组导电迹线226。在图4中，按键214和顶表面222从输入设备204的分离部分207移除，以示出位于按键214下方的导电垫228的位置。非分离部分205示出了处于其正常配置的按键214。键盘212中的每个按键214可在输入部分216中具有其自己唯一的导电垫228，该导电垫228连接到其自己唯一的导电迹线230和接触部分218中的唯一的导电垫232。因此，每组这些元件228、230、232可为输入设备204的导电部分，称为导电迹线(例如112)或导电引线。

输入部分216中的导电垫228可以键盘布局布置。另选地，导电垫228可由仅连接到每个按键214的开关的导电引线代替。因此，尽管图4中示出了导电垫228用于参考，应当理解，垫228仅代表某种类型的导电元件，其连接到键盘212中的开关并且连接到导电迹线230。此外，可修改垫228的尺寸和形状(例如，放大或缩小尺寸)以适应特定配置的需要。在一些实施方案中，省略导电垫228，并且对导电迹线230进行与开关或类似结构上的电引线的直接连接。

接触部分218中的导电垫232可粗略地布置成直行、一组行、直列、一组列、一组交错的行(如图4所示)、键盘布局、另一种类似的图案或其组合。导电垫232可布置成与触敏界面的扫描行之间的宽度对应的行(例如，通过触摸屏210的电路径)。可配置导电垫232的尺寸，使得通过导电垫232施加的典型电容性负载(例如，手指的电容性负载)具有足够的大小(当在导电垫232处发射时)以由计算设备202的触敏界面检测。在一些实施方案中，因此，导电垫232的尺寸被配置为当人手指的电容性负载施加到其对应的导电迹线230时模拟人手指对计算设备的触摸。导电垫232中使用的材料也可影响它们的尺寸和形状。导电垫232可被称为接触部分218中的电极或导体。

图4的实施方案示出了导电垫232的一种布局，其中它们被配置为在区域234中覆盖触摸屏210。该区域234可被称为触摸屏210的边界区域(或纵向边界区域)，因为它沿着触摸屏210的边界定位(并且相对于触摸屏210纵向定向)。边界区域234的宽度可等于接触部分218的包括所有导电垫232的部分的宽度W。因此，当接触部分218覆盖在边界区域234上时，所有导电垫232可位于边界区域234内，从而使得所有按键214能够通过导电垫232登记在触摸屏210上的独特位置处。

在一些实施方案中，导电垫232可覆盖计算设备202上的边框区域236。边框区域236位于前表面208上，并且不是显示屏的一部分，而是与其相邻。因此，导电垫232不覆盖触摸屏210，从而留下额外的未覆盖的屏幕空间(即，边界区域234未被覆盖)。计算设备202可包括触敏界面(例如，108或208)，在这种情况下，触敏界面位于边框区域236内(或延伸到边框区域236中)，使得每个导电垫232都可被界面感测到。

在其他实施方案中，导电垫232可同时覆盖边界区域234和边框区域236。当在接触部分218中实现大量(或大尺寸)导电垫232以避免占用额外的屏幕空间时，这可是有益的。在其他实施方案中，接触部分218可围绕触摸屏210延伸至前表面208的一个或多个其他部分，诸如计算设备202的顶部端242处的顶部边界区域238或顶部边框区域240、计算设备202的底部端248处的底部边界区域244或底部边框区域246，或到计算设备202的前表面208或后表面250(参见图3和图6)上的其他区域，或它们的组合。因此，接触部分218和导电垫232可布置成接触计算设备202的任何外表面。

在一些实施方案中，导电垫232可定位在计算设备202的侧面或后表面250上。参见图6至图8及其在本文中的相关描述。

图5是通过输入设备204的示意性侧剖视图，如图4中的剖面线5-5所示。为了便于参考，部件的尺寸和形状未按比例示出，并且未示出一些部件。输入部分216和接触部分218可位于输入设备204的相对端部处，并且各自都可包括基板或壳体256中的一组层251、252、254。

外壳256可包括用于层251、252、254的刚性材料(例如，由诸如FR-4或类似材料的复合材料制成)或柔性材料(例如，由热塑性聚氨酯(TPU)、硅树脂、增强硅树脂、薄金属板、可弯曲聚合物或类似材料制成)。外壳256可包括穿过层251、252、254定位的嵌入式导电迹线226。例如，导电开关垫256可位于顶层251中，导电电极垫258可位于底层254中，并且导电迹线260可通过中间层252将开关垫256电连接到电极垫258。开关垫256可为导电垫228中的一者，电极垫258可为导电垫232中的一者，并且导电迹线260可为图4的导电迹线230中的一者。参见图4。在一些实施方案中，层251、252、254可被附加的涂层或层覆盖，通过该涂层或层可检测来自导电元件的电容性负载。

在一些实施方案中，仅提供两个层251、254，并且导电迹线260可嵌入它们之间。在另一个实施方案中，所有层251、252、254可形成为单层，其中垫256、258和导电迹线260嵌入其中。

开关262可定位在开关垫256处。开关262可包括对应的键帽264。键帽264可为图2至图3的键帽214中的一者。开关262可包括导电部分266，并且键帽264可包括与导电部分266接触的导电材料。因此，当电容性负载施加到键帽264时，通过键帽264和导电部分266的导电路径可将电容性负载传递到开关262的内部。开关262可折叠到导电部分266接触开关垫256的位置(未示出)。当用户沿箭头268的方向按下键帽264时，这可发生。因此，电容性负载可经由导电部分266、开关垫256和导电迹线260从键帽264传递到电极垫258。因此，如果电极垫258在距触敏界面(例如，108)的可操作的、可检测的距离内，则可通过界面登记或检测在键帽264处施加的电容性负载。

开关262可为可折叠圆顶、倒置可折叠圆顶、机械开关(例如，基于弹性可移动接触器的开关)，或者在键盘中使用的相关开关。开关262可为键盘212的操作提供触觉、反馈、电阻和声音。开关262可由外壳(例如，刚性外壳、板、柔性膜和相关元件)、稳定器(例如，剪刀机构或蝶形机构)以及键盘中使用的其他部件支撑。这些特征部可帮助抵抗碎屑或流体进入开关262中或周围，可帮助防止键帽264意外地从开关262移开，可改善美观性，可帮助确保键帽264相对于顶表面222的平行运动(即支撑键帽264，使其顶表面在运动时保持与顶表面222平行)，并且可执行其他功能以改善键盘212的外观、感觉和功能。如果涂层或层覆盖键帽264或位于键帽264和开关262之间，则涂层或层可包括导电材料或导电部分，以保持从用户的手到电极垫258的导电路径。覆盖键帽264的涂层或层也可用作屏蔽件，以使输入设备204内的按键开关中的导电材料(例如，导电部分266)绝缘，从而限制或防止由手指和键帽264之间的偶然或无意接触引起的意外按键的登记。因此，导电路径可从接地延伸到输入设备中的电极垫(例如，458)。另请参见图7和图8及其下面的相关描述。

如果开关262是圆顶开关，则它可包括导电金属圆顶、具有导电插入件的柔性圆顶、导电掺杂的橡胶圆顶、导电掺杂的硅树脂圆顶，或另一种导电掺杂的柔性材料。因此，开关262可以各种方式提供导电路径。在一些实施方案中，来自键帽264的导电路径不延伸通过开关262，但是开关262的移动使得导电路径能够连接在键帽264和开关垫256之间。例如，开关可支持键帽264在与开关垫256断开的第一位置和键帽264(或其延伸部分)与开关垫256导电接触的第二位置之间移动。

在其他实施方案中，开关262、键帽264以及用于开关262和键帽264的支撑件和覆盖物可省略。在这种情况下，用户可利用手指或另一个电容负载直接接触开关垫256。另选地，键帽264可被省略，并且用户可直接接触开关262。此外，可省略开关262，并且键帽264可与开关垫256保持接触。因此，开关262和键帽264对于输入设备204的操作不是必需的。在一些实施方案中，第一组导电垫228可具有对应的开关262和键帽264，另一组垫228可仅具有开关262或仅具有键帽264，而另一组垫228可既没有开关262也没有键帽264。

图3和图6至图8示出了输入设备304的另外的实施方案，其中输入设备304被配置为接触计算设备302的后表面或背面350。如图3和图6所示，输入设备304可包括输入部分316和具有铰链320的接触部分318，当计算设备302相对于水平方向处于直立取向时，铰链320可定位在计算设备302下方。接触部分318可具有前向表面321，其被配置为接触计算设备302的后向表面350。因此，后向表面350可包括在尺寸和位置上对应于前向表面321的触敏界面309。因此，输入设备304可经由类似于迹线226的导电引线将电容性负载从按键314传递到触敏界面309。类似于垫232的导电垫可定位在前向表面321上以实现这种相互作用。在一些实施方案中，后表面350可配置有可以通过其局部地传递电容性负载的材料，诸如例如玻璃或聚合物材料。

输入设备304可在铰链320处折叠或弯曲。因此，输入部分316可折叠以覆盖计算设备302的前表面，而接触部分318抵靠后表面350定位。在该配置中，按键314可面向或接触计算设备302的前表面，并且计算设备302本身可帮助保护和覆盖按键314。

触敏界面309可为触敏界面的一部分，触敏界面用于检测计算设备302的前表面308上的显示屏上的触摸输入。用于显示屏的触敏界面可从前表面308延伸穿过计算设备302的内部到图6中所示的触敏界面309的区域。例如，触摸屏的界面可围绕计算设备302的外壳内部缠绕或在计算设备302的外壳内部内折叠，以在后表面350处提供触摸灵敏度。另选地，触敏界面309可为与前表面308的任何触摸界面分开的部件。

在一些实施方案中，触敏界面309可为触敏的，其中计算设备302可检测到手指与触敏界面309的接触。在这些配置中的一些配置中，计算设备302可配置有忽略或禁用与后触敏界面309的触摸交互的软件，除非还检测到接触部分318的存在(例如，通过霍尔效应传感器检测到后表面350处的接触部分318中的磁体)。

再次参见图3和图6，接触部分318可被配置为沿着计算设备302的后表面350的边缘或边框部分覆盖或延伸。在一些实施方案中，接触部分370可相对于接触部分318扩大，其中接触部分370延伸跨计算设备302的后表面350的大部分或全部。在此类实施方案中，接触部分370可具有分布在其整个前表面321上的导电垫，以通过后表面350与大的触敏界面311相互作用。在一些配置中，接触部分370仍然可具有足够局部化的导电垫，以与较小的触敏界面(例如，309)相互作用，该较小的触敏界面(例如，309)的面积显著小于与计算设备的后表面350接触的接触部分的前表面321的面积。

图7示出了配置有大接触部分418的输入设备404的示例实施方案。该输入设备404在其输入部分416中可具有与图4中所示的输入部分216具有的垫428和迹线430的类似的特征部。图7还示出了具有分离部分407，其中键帽和输入设备404的其他上部被移除以显示输入设备404的内部导电元件，以及非分离部分405，其示出了输入设备404的正常俯视图。在该视图中，分离部分407不延伸至大导电垫440。导电垫432可通过位于接触部分418的顶表面/前向表面421而不同于导电垫232。定位在接触部分418的前向表面421上可允许垫432接触电子设备(例如，350)的后表面。

接触部分418还可包括大导电垫440，其大于其他导电垫432并且与其绝缘。大导电垫440在本文中可称为虚拟接地垫、低阻抗接地垫或电容性接地垫。大导电垫440的增大的尺寸可使其具有低的接地阻抗(相对于较小的导电垫432)，从而当其瞬时电连接到较小的导电垫432时使其充当虚拟接地。它还可连接到外部接地源(例如，接地线(例如，经由用于计算设备302的电力线)或计算设备302的接地导电表面)或由其替换。大导电垫440可通过位于垫440和计算设备302内的接地之间的任何绝缘材料电容耦合到电子设备底座的系统接地。因此，大导电垫440可被称为包含在输入设备304内的电容性负载源。大导电垫440可被设计成相对于较小的导电垫432具有较大的尺寸，其中，如果两种类型的垫432、440都与电介质表面(例如，计算设备上的阳极氧化铝体等)接触，则较大的垫440的尺寸将被设定为当负载被传递到较小的垫432中的一者时引起足够的电容性负载以被计算设备的触敏界面检测到。这样，将大导电垫440电连接到其他导电垫432中的一者可提供与手指精确地接触其他导电垫432中的一者相同的电效应。在一些实施方案中，没有直接DC连接到系统接地，由于大导电垫440和计算设备的底座产生的高电容，其他导电垫432处的电位在电学上等效于接地。

较大的垫440可选择性地电连接到输入部分416中的每个导电垫428或者接触部分418中的每个导电垫432。可通过输入设备404中的开关(例如，图8中的开关462)来启用或禁用该连接。

图8是输入设备404的实施方案的示意性侧剖视图，如图7中的剖面线8-8所示。为了便于参考，部件的尺寸和形状未按比例示出，并且未示出一些部件(例如，键帽464的可能的机械稳定器)。输入部分416和接触部分418可位于输入设备404的相对端部上，并且可各自包括基板或外壳456中的一组层450、452、454。外壳456可具有外壳256的特性。

外壳456可包括定位在层450、452、454中的嵌入式导电迹线。例如，导电开关垫456和导电电极垫458可位于顶层450中，并且导电迹线460可通过中间层452将开关垫456电连接到电极垫458。开关垫456可为导电垫428中的一者，电极垫458可为导电垫432中的一者，并且导电迹线460可为图7的导电迹线430中的一者。

在该实施方案中，键帽464的外表面可为非导电的。因此，用手指抵靠键帽464的接触不会将可检测的电容性负载通过输入设备404传递到电极垫458。相反，开关462可包括导电部分466(或可由导电材料形成，如本文其他地方所述)，并且当开关462塌陷时，导电部分466可移动，以完成第二开关垫468和第一开关垫456之间的导电路径。第二开关垫468可经由导电迹线470连接到电容性负载源472(例如，大的垫导电440或者到接地源或者虚拟或相对的接地源的连接)并且因此可将电容性负载传递到电极垫458而无需通过键帽464，或者无需从用户的附肢或施加于键帽464的其他仪器获得。第一开关垫456和第二开关垫468可由气隙467或绝缘体分开，当开关262未闭合时，气隙467或绝缘体防止第一开关垫456和第二开关垫468之间的导通。也可以使用其他类型的开关以及导体和垫的配置。例如，开关462的圆顶可被倒置，使得圆顶的向上表面是凹的而不是凸的。

虽然本文中提及“水平”和“竖直”的部件和特征部，但本领域普通技术人员将理解，提供这些取向是为了便于描述本文公开的实施方案的特征，并且不应该被解释为将这些实施方案限制为仅在所示或所述的取向中操作。因此，尽管参考垂直或水平方向描述了设备的部分，但是本公开中的设备可以任何角度取向。

为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非意在穷举或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可能的。

Claims (20)

1.一种计算设备和键盘组件，包括：

计算设备，所述计算设备具有外表面和触敏界面；

键盘，所述键盘可移除地耦接到所述计算设备，所述键盘具有接触部分和输入部分，所述接触部分接触所述计算设备的所述外表面，其中一组导电迹线延伸穿过所述接触部分和所述输入部分，所述导电迹线组中的每个导电迹线包括：

位于所述接触部分中的第一导电部分；

位于所述输入部分中的第二导电部分；

其中通过所述触敏界面经由所述第一导电部分可检测到电容性负载施加到所述导电迹线组中的所述第二导电部分中的一者。

2.根据权利要求1所述的计算设备和键盘组件，其中所述计算设备为平板电脑；

其中所述键盘还包括以键盘布局布置的一组开关，所述开关组中的每个开关连接到所述导电迹线组中的相应的第二导电部分；

其中所述电容性负载由用户的附肢施加，并且所述开关组经由所述相应的第二导电部分选择性地启用或禁用所述电容性负载与所述触敏界面之间的电通信。

3.根据权利要求1所述的计算设备和键盘组件，其中所述第一导电部分被定位成邻近所述触敏界面。

4.根据权利要求1所述的计算设备和键盘组件，其中所述触敏界面包括显示屏部分，其中所述导电迹线组中的所述第一导电部分重叠所述显示屏部分。

5.根据权利要求1所述的计算设备和键盘组件，其中所述触敏界面定位在所述计算设备的显示屏外部的所述计算设备上。

6.根据权利要求5所述的计算设备和键盘组件，其中所述外表面背离所述计算设备的所述显示屏。

7.根据权利要求1所述的计算设备和键盘组件，其中所述导电迹线组中的所述第一导电部分分布在所述计算设备的边缘部分上。

8.根据权利要求1所述的计算设备和键盘组件，其中所述计算设备被配置为检测所述键盘的所述接触部分抵靠所述外表面的存在。

9.一种键盘，包括：

外壳，所述外壳具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有被配置为面向电子设备的外表面，所述第二部分被配置为远离所述电子设备延伸；

定位在所述外壳中的一组导电引线，所述导电引线组中的每个导电引线包括：

第一导电部分，所述第一导电部分定位在所述第一部分的所述外表面处并且被配置为接触所述电子设备；

第二导电部分，所述第二导电部分定位在所述第二部分中；

其中所述第二导电部分以键盘布局布置；

其中所述导电引线组中的所述第二导电部分的每个被配置为将电容性负载传递到所述相应的第一导电部分。

10.根据权利要求9所述的键盘，还包括一组开关，其中所述开关组中的每个开关连接到所述导电引线组中的单独的第二导电部分。

11.根据权利要求10所述的键盘，还包括一组按键，其中所述按键组中的每个按键包括导电输入表面，所述导电输入表面可通过所述开关组中的相应开关电连接到所述导电引线组的相应的第二导电部分。

12.根据权利要求10所述的键盘，还包括电容性负载源，其中所述开关组中的每个开关包括与所述电容性负载源的可释放连接。

13.根据权利要求12所述的键盘，其中所述电容性负载源位于所述外壳的所述第一部分中。

14.根据权利要求9所述的键盘，还包括所述外壳的所述第一部分和所述第二部分之间的铰链。

15.一种电容式键盘，包括：

一组导电迹线，所述导电迹线各自具有第一端部和第二端部；

一组按键，所述按键各自包括键帽和开关，其中每个开关分别电连接到所述导电迹线组的所述第二端部中的一者；

其中所述开关分别可致动以将电容性负载从所述按键组的相应按键传递到所述导电迹线组的相应的第一端部。

16.根据权利要求15所述的电容式键盘，其中所述按键组中的所述键帽中的每个包括导电表面，其中所述电容性负载可从所述导电表面传递到所述相应的导电迹线。

17.根据权利要求15所述的电容式键盘，还包括外壳，所述按键组被定位在所述外壳上，其中每个开关电连接到所述外壳中的电容性负载源。

18.根据权利要求17所述的电容式键盘，其中所述电容性负载源为与电接地的连接。

19.根据权利要求17所述的电容式键盘，其中当连接到所述导电迹线组的导电迹线时，所述电容性负载源为虚拟接地。

20.根据权利要求15所述的电容式键盘，其中所述导电迹线组的所述第一端部以交错图案布置。

Images