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沿著電子設備殼體的觸摸傳感器和天線集成.pdf

關 鍵 詞:
沿著 電子設備 殼體 觸摸 傳感器 天線 集成
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摘要
申請專利號:

CN201280030492.8

申請日:

2012.05.31

公開號:

CN103688407A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):H01Q 1/24申請公布日:20140326|||實質審查的生效IPC(主分類):H01Q 1/24申請日:20120531|||公開
IPC分類號: H01Q1/24; H01Q1/44; G06F3/00 主分類號: H01Q1/24
申請人: 泰科電子公司
發明人: 約耳·C·肯特; 高婷; 布魯斯·畢夏
地址: 美國賓夕法尼亞州
優先權: 2011.06.22 US 13/166,149
專利代理機構: 中科專利商標代理有限責任公司 11021 代理人: 湯雄軍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201280030492.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.01.06|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種電子設備,包括限定有第一用戶接口區域和第二用戶接口區域的殼體、設置在第一用戶接口區域中的觸敏顯示器、和沿著殼體設置在第二用戶接口區域中的導電結構。該電子設備還包括設置在殼體內并連接至導電結構的電容性觸摸控制器,該電容性觸摸控制器被構造成用于捕獲用戶與導電結構的交互作用,和設置在殼體內并連接至導電結構的收發器,該收發器被構造成用于射頻(RF)通信。導電結構被構造成用于作為天線操作以支持RF通信。

權利要求書

權利要求書
1.  一種電子設備,包括:
殼體,限定有第一用戶接口區域和第二用戶接口區域;
設置在第一用戶接口區域中的觸敏顯示器;
沿著殼體設置在第二用戶接口區域中的導電結構;
設置在殼體內并連接至導電結構的電容性觸摸控制器,該電容性觸摸控制器被構造成用于捕獲用戶與導電結構的交互作用;和
設置在殼體內并連接至導電結構的收發器,該收發器被構造成用于射頻(RF)通信;
其中導電結構被構造成用于作為天線操作以支持RF通信。

2.  根據權利要求1所述的電子設備,還包括與收發器和電容性觸摸控制器連接的處理器,處理器被構造成基于由電容性觸摸控制器產生的用戶交互作用的指示調整收發器的配置。

3.  根據權利要求2所述的電子設備,其中所述指示表示操作者的手覆蓋天線,并且處理器被構造成基于所述指示重調諧收發器和/或天線。

4.  根據權利要求3所述的電子設備,其中所述指示還表示天線上由操作者的手覆蓋的位置。

5.  根據權利要求1所述的電子設備,其中導電結構包括設置在殼體上的導電跡線。

6.  根據權利要求1所述的電子設備,其中導電結構包括沿著殼體設置的多條導電跡線。

7.  根據權利要求6所述的電子設備,其中所述多條導電跡線設置成單 層布置。

8.  根據權利要求1所述的電子設備,還包括沿著殼體設置在第二用戶接口區域中的另一個導電結構,所述另一個導電結構連接至電容性觸摸控制器且未連接至收發器。

9.  根據權利要求1所述的電子設備,其中導電結構經由被構造以阻隔RF通信的信號頻率的低帶通濾波器連接至電容性觸摸控制器,并且其中導電結構經由被構造以阻隔電容性觸摸控制器的信號頻率的高帶通濾波器連接至收發器。

10.  一種電子設備,包括:
殼體;
沿著殼體設置的天線;
提供射頻(RF)通信的收發器,該收發器連接至天線;
連接至天線的電容性觸摸控制器,該電容性觸摸控制器被配置以產生天線的導電環境的指示;
連接至收發器和電容性觸摸控制器的處理器,該處理器被配置以基于由電容性觸摸控制器產生的所述指示調整收發器的配置。

11.  根據權利要求10所述的電子設備,其中天線沿著殼體設置在用戶接口區域中,并且其中電子設備在除天線的用戶接口區域之外的區域還包括由殼體支撐的觸敏顯示器。

12.  根據權利要求10所述的電子設備,其中所述指示表示用戶與殼體的改變天線的導電環境的交互作用。

13.  根據權利要求10所述的電子設備,其中所述指示表示操作者的手覆蓋天線,并且其中處理器被配置以基于所述指示重調諧收發器和/或天線。

14.  根據權利要求10所述的電子設備,其中天線包括設置在殼體上或沿著殼體設置的導電跡線。

15.  根據權利要求10所述的電子設備,其中天線是沿著殼體設置的多條導電跡線中的一條,并且所述多條導電跡線以單層布置的方式設置。

說明書

說明書沿著電子設備殼體的觸摸傳感器和天線集成
技術領域
本公開內容大致涉及電子設備,并且特別地,涉及能夠進行無線通信的電子設備。
背景技術
手持式電子設備利用多個電氣部件支持各種輸入/輸出(I/O)功能。一些部件形成用于該設備的用戶接口。例如,像移動電話一樣的手持設備通常具有作為主用戶接口部件的顯示器、鍵盤或觸摸屏。按鈕、滾輪和滑動塊是占據沿著殼體的空間的其它用戶接口部件的示例。其它部件提供支持與其它電子設備通信的接口。為此目的,手持式電子設備通常包括板槽、I/O端口、插座和其它連接器。
在向著更小的設備發展的持續趨勢中,這些I/O部件為設備殼體上的空間競爭。
電子設備的殼體可以容納支持無線通信的一個或多個天線。電子設備利用遠程無線通信系統,如蜂窩電話系統,在例如全球移動通信系統(GSM)電話頻帶上接收和發送通信。電子設備還可以采用近程無線通信協議支持與包括WiFiTM(IEEE802.11)和BluetoothTM設備的附近設備的通信。
天線的定位對于更小的設備殼體提出附加的挑戰。手持設備具有大量拋棄其中支柱從設備殼體向外突出的天線結構。設備殼體通常被設計被具有內部天線元件,內部天線元件全部地設置在殼體內,或者形成殼體本身的一部分。然而,在天線位于設備殼體內或沿著設備殼體時,用戶的手的存在會使性能退化。天線通常沿著設備殼體定位,不管這些有害影響的不斷增加的可能性。對天線結構來說進一步復雜化的事情是對由其它I/O部件需要的附加空間的不斷增加的需求。
發明內容
根據一種實施例,一種電子設備,包括:殼體,限定有第一用戶接口區域和第二用戶接口區域;設置在第一用戶接口區域中的觸敏顯示器;沿著殼體設置在第二用戶接口區域中的導電結構;設置在殼體內并連接至導電結構的電容性觸摸控制器,該電容性觸摸控制器被構造成用于捕獲用戶與導電結構的交互作用;和設置在殼體內并連接至導電結構的收發器,該收發器被構造成用于射頻(RF)通信;導電結構被構造成用于作為天線操作以支持RF通信。
根據另一種實施例,一種電子設備,包括:殼體;沿著殼體設置的天線;提供射頻(RF)通信的收發器,該收發器連接至天線;連接至天線的電容性觸摸控制器,該電容性觸摸控制器被配置以產生天線的導電環境的指示;連接至收發器和電容性觸摸控制器的處理器,該處理器被配置以基于由電容性觸摸控制器產生的所述指示調整收發器的配置。
根據另一種實施例,一種用于電子設備的輸入/輸出操作的方法,包括檢測用戶在電子設備的導電結構上的電容性交互作用,將電子設備的收發器配置為所述電容性交互作用的函數,以及經由所配置的收發器發送或接收射頻(RF)通信。
結合下述附圖更詳細地描述這些和其它實施例。
附圖說明
圖1是根據一種實施例的包括連接至無線電路和觸摸傳感器電路二者的天線的電子設備的示意圖。
圖2是根據一種實施例的用于調整射頻(RF)收發器的配置的方法的流程圖。
圖3是根據一種實施例的具有被構造為天線元件和/或電容性觸摸電極的導電結構的布置的外殼的透視圖。
圖4是被構造為天線元件和/或電容性觸摸電極的導電結構的可替換布置的示意圖。
圖5是被構造為天線元件和/或電容性觸摸電極的導電結構的又一種可替換布置的示意圖。
圖6是包括具有根據一種實施例構造的多個用戶接口元件的殼體的手持式電子設備的一個示例的透視圖。
圖7是圖6的手持式電子設備的分解側視圖。
圖8是圖6的手持式電子設備的殼體前殼(或框架)和電路板的分解透視圖。
圖9是圖6的手持式電子設備的電路板和殼體后殼的分解透視圖,殼體后殼具有根據一種實施例的被構造為天線元件和/或電容性觸摸電極的導電結構的布置。
具體實施方式
本公開內容一般地涉及電子設備,其具有設置在外殼上、中或沿著外殼設置的導電結構和用于包括無線通信和觸敏用戶接口的多種輸入/輸出(I/O)功能的其它部件。使殼體的多個區域對觸摸事件敏感增加了已經包括觸摸屏的電子設備的觸摸控制和交互能力,而沒有必要增加設備尺寸。所公開的設備通過將這種觸敏殼體接口與其它I/O功能,如射頻(RF)通信集成在一起而提供超過純粹增加的觸摸控制之外的優點。用語“RF”和“RF通信”被寬泛地采用以包括寬范圍的無線通信,包括,例如,落入微波頻率范圍內的無線通信。
在一個方面中,設置在外殼上、中或沿著外殼設置的導電結構可以被共同地或單獨地構造以支持多種輸入/輸出(I/O)功能,包括無線通信和電容性觸摸檢測二者。例如,導電跡線可以用于兩種不同的功能-如天線元件和電容性觸摸電極二者-使電子設備更小,并且添加I/O功能至已經擁擠的設備殼體。在其它實施例中,其中單獨的導電跡線或結構沉積在殼體上以單獨地處理多種I/O功能,同樣的制造工藝和材料仍然可以用來形成導電結構。在天線用作電容性觸摸電極的情況下,和/或通過為觸摸電極和天線元件采用相同的制造工藝步驟,用于提供增強的觸摸交互能力的成本增加被最小化。
相同的導電結構同時用于天線和觸摸檢測功能還可以由電路支持,如電容性和電感性濾波器,其將導電結構連接至對應的控制電子設備,即,無線電路和觸摸傳感器電路。例如,電容性或其它高通或高帶通濾波器可 以將導電結構連接至RF電路的收發器,以允許期望的RF頻帶通過,同時阻止用于電容性觸摸檢測的相對低的信號頻率。電感性或其它低通或低帶通濾波器又可以將導電結構連接至電容性觸摸控制器,使得低頻觸摸檢測信號通過,同時更高頻RF信號被阻止。
所公開的設備的I/O功能的集成的另一個方面涉及提供與源自操作者的手或其它身體部分的存在對導電環境的改變相關的信息。采用該信息,隨后可以采取步驟以補償在沿著設備殼體設置的天線元件的一部分附近或覆蓋該部分的操作者的手。例如,處理器采用來自傳感器電路的信息再調諧或以其它方式調整無線電路和/或天線。對無線電子設備來說可行的是,如果提供關于覆蓋天線或以其它方式在天線附近的存在或缺失的信息,則適應手的影響并最小化天線性能惡化。所公開的設備的一個或多個觸摸接口電極可以向無線電子設備提供這種信息。在一些實施例中,天線元件本身也連接至觸摸傳感器電路,并且因此用作電容性觸摸傳感器。在其它實施例中,所公開的設備包括在天線元件附近的附加的專用導電結構,以提供關于手位置的信息。也就是說,僅專用于觸摸檢測功能的導電結構也可以提供有用的信息以支持RF通信(盡管沒有必要用作用于RF通信的天線)。以這種方式,甚至在其中操作者的手在天線元件附近而不是覆蓋天線元件的情況中,也可以基于所述信息改善天線性能。
設置在設備外殼上、中或沿著設備外殼設置的導電結構的多重用途在手持式電子設備的背景中特別有利。手持式電子設備的示例包括移動電話,個人數據助理(PDA),膝上型電腦,平板個人電腦(PC),網本,電子閱讀器,遠程控制裝置,各種醫療和游戲播放器,以及其它導航和通信設備。盡管存在前述列表和本文中描述的優點和示例,但本公開內容的教導不限于手持設備或任何其它種類或類型的電子設備。例如,膝上型計算機的一個或多個殼體部件可以被構造為具有本文中描述的集成天線觸摸檢測技術。
圖1圖示了根據具體實施例的具有支持多個I/O功能的導電結構202的電子設備200的一種示例。在該實施例中,導電結構202聯接至或連接無線電路204和觸摸傳感器電路206二者以分別支持RF通信和觸敏用戶接口。導電結構202可以設置在由設備200的殼體208限定的內部空間內。 例如,導電結構202可以包括設置在設備殼體208的內表面上或以其它方式沿著設備殼體208的內表面設置的一條或多條導電跡線。然而,導電結構202不需要如圖所示設置在由設備殼體208限定的內部空間內,而是可以嵌入設備殼體208本身中或以其它方式與設備殼體208本身成一體。導電結構202可以具有任何布局、定位或配置,其使導電結構202沿著設備殼體208定位以用作電容性觸摸電極。沿著設備殼體的導電結構包括,例如,殼體上的導電結構,殼體中的導電結構(如,嵌入式結構),和在導電結構沿著殼體的其它部件設置時形成殼體的一部分的導電結構(如,作為夾在兩個外殼或框架之間的邊緣)。
設備殼體208在導電跡線附近的區域210作為電容性觸摸接口操作。電容性觸摸接口檢測用戶,如用戶的手的存在或運動。這種檢測是由用戶引起的可變電容。可變電容作為操作者的手214和導電結構202之間的可變電容Ctouch在212處被示意性地指示。設備殼體208的區域210可以對應于殼體208的與前側或例如具有觸敏顯示器或觸摸屏的區域相反的背側。可替換地或此外,設備殼體208的一個或多個邊緣或其它邊或面可以是借助于導電結構或跡線的電容性觸摸接口。以這些方式,導電結構202可以明顯地擴展設備200的觸敏能力。
電容性觸摸接口212可以被構造為突出的電容性觸摸接口。沿三個維度(即,X和Y橫向維度以及Z范圍維度)的用戶交互作用可以被檢測。接口212的本性在觸摸電極設置在設備殼體208的內表面上的情況中也可以被視為突出的,在這種情況中它可以通過殼體208的厚度與殼體208的手指觸摸隔離。突出的電容性觸摸接口212可以通過殼體厚度,例如,約2.5mm的塑料材料,檢測觸摸、手勢和/或其它用戶交互作用。電容性觸摸接口212也可以支持包括在設備殼體208上方盤旋的用戶交互作用的手勢的捕獲。例如,可以采用包括左掃和右掃的非接觸手勢。此外,可以采用諸如觸摸、拖曳和兩指縮放之類的接觸手勢。
導電結構202的一條或多條導電跡線通常可以被構造以用作用于支持與設備200的RF通信的天線或天線元件。導電結構202的導電跡線沿著設備殼體208的部署幫助確保充分地接收和發送RF信號。導電結構202的布局、形狀、長度、材料和其它特性也可以被選擇以確保充分的接收和 發送。導電結構202還可以包括專用于支持觸摸接口212的一條或多條導電跡線。然而,這種專用導電結構或跡線可以設置成鄰近天線定位在其中的用戶接口區域210。在一些實施例中,導電結構或跡線可以由金屬、導電聚合物、包括金屬和導電聚合物的印刷導電墨水、注塑或印刷復合材料、注塑/鑄造低軟化溫度合金材料(“液態金屬”)制成。以這種方式,專用導電結構可以改善觸摸接口的性能,或者如下文描述的那樣,還改善無線通信的性能。
設備殼體208在區域210中可以由塑料或由其它非導電材料制成,導電結構202沿著區域210設置。可替換地或此外,設備殼體208可以具有導電結構202設置在其中的開口,在該情況中,介質膜或其它非導電層(如,墊圈)可以將導電結構202與設備殼體208隔開和分離。在該情況和其它情況中,設備殼體208可以由導電材料制成。更一般地,設備殼體208的結構、材料、配置和其它特性可以相當大地改變。雖然導電結構202的一條或多條跡線或段可以構成、形成或沿著設備殼體208的外表面放置,但無線電路204、觸摸傳感器電路206和設備200的大部分(如果不是大部分)其它部件設置在殼體208內。
除了電容性觸摸接口212之外,設備200可以不包括或包括多個觸敏用戶接口或用戶接口元件,在216處示意性地示出。附加用戶接口216中的一個可以包括觸敏顯示器或觸摸屏,其可以構成設備200的主要或主用戶接口。在一些情況中,這些用戶接口216中的一個或多個,如觸敏顯示器或觸摸屏,可以設置在殼體208中的另一個開口中,殼體208可以被成形為框架以捕獲顯示器,如下文描述的那樣。這些其它觸敏用戶接口216不需要沿著設備殼體208的不同于由導電結構202支撐的接口212的側面或表面設置,而且可以設置在同一側。事實上,所述接口可以被集成至任何期望的程度,包括其中接口的差別對操作者來說實際上是明顯的那些情況。換句話說,區域210可以構成用戶接口216中的一個的區域,區域210與用戶接口216的剩余部分不同之處在于,區域210中的導電跡線也用作天線元件。
通過設置由設備200的次級或輔助用戶接口,導電結構202支撐的電容性觸摸接口212可以被認為將設備200的觸摸交互能力擴展到主觸摸屏 之外。例如,電容性觸摸接口212可以通過例如允許用戶控制或操作指針而支持與觸摸屏顯示器或其它用戶接口216的附加交互作用。可替換地或此外,電容性觸摸接口212可以專用于捕獲涉及特定設備功能(如,開/關,休眠,音量增大/減小,中止,保持呼叫等)的一組預定手勢、敲擊或其它觸摸事件。這種手勢通常比該設備的觸摸屏需要的觸摸信息更容易通過電容性檢測捕獲。
由于電容性觸摸接口212不需要提供主觸摸接口的精度或其它能量,因此導電結構或跡線202的分辨率和其它布置特性不需要如支撐主接口的那些導電結構或跡線那樣復雜或被詳述。觸摸接口要求的減輕又允許以最大化天線性能的方式構造導電結構或跡線。例如,導電結構的長度和氣體尺寸而已被選擇以最大化RF通信的頻帶中的接收和發送。盡管存在前述固定,但導電結構202的尺寸、形狀、配置、布局、數量、結構,材料和其它特性可以相當地改變。
設備200可以具有任何數量的其它觸敏接口216,每個觸敏接口216不需要如在圖1的示例中示出的電容性觸摸接口218。例如,下文描述的示例中的一個具有由多個壓電換能器支撐的聲觸敏顯示器或觸摸屏,以及也依靠聲換能器捕獲用戶交互作用的多個輔助用戶接口元件。在這種情況中,除了電容性觸摸控制器220或功能之外,觸摸傳感器電路206可以包括一個或多個觸摸控制器或功能,用于處理來自聲換能器的信號。電容性觸摸控制器220可以以自電容模式操作(如,測量來自導電結構202和接地的電容,包括經由用戶的觸摸),或者可以以互電容模式操作(如,測量導電結構202和可以通過用戶的觸摸改變的另一個導電結構之間的電容),或者可以同時以自電容和互電容模式操作。
一個或多個濾波器可以用來將導電結構202連接至無線電路204和觸摸傳感器電路206。濾波器通常可操作以將無線電路204與觸摸傳感器電路206隔離,同時仍然允許天線和電容性觸摸接口功能的同時使用和操作。多個I/O功能的操作不需要依賴時分復用或氣體分級操作,而是可以順序地或同時地操作。兩個I/O功能的信號頻率存在大量的不一致。由無線電路204使用的RF頻率通常且典型地高于約500MHz,并且高達GHz范圍,而觸摸傳感器電路206檢測可變電容Ctouch的源自操作者的手的 在較低頻率處的變化,通常低于10MHz。采用感興趣信號的中大的差異,濾波器的配置可以相當大地改變,呈現帶通、低通、高通、或V字形或其它濾波器響應的任意組合。
在圖1中示出的示例性實施例中,導電結構202可以經由提供高通或高帶通濾波器響應的電容性或其它濾波器222耦合至無線電路204或與無線電路204連接。術語“耦合”和“連接”包括元件之間的直接和間接鏈接、耦合或連接。濾波器阻隔或減少觸摸傳感器電路206的較低頻率,同時通過RF通信的GHz帶。在一個示例中,電容性濾波器222可以包括約10pF量級的一系列電容222。更一般地,通過RF通信信號和阻隔觸摸激勵信號的任何高通濾波器可以放置在導電結構202和無線電路204之間。電感性濾波器224又可以將導電結構202連接至觸摸傳感器電路206。電感性濾波器224提供低通濾波器響應,其阻隔或減少RF通信的高頻帶,同時通過表示可變電容Ctouch的變化的MHz信號。在一個示例中,電感性濾波器222包括約100μH量級的一系列電感。更一般地,阻隔RF通信信號和通過觸摸接口激勵信號的任何低通或低帶通濾波器可以放置在導電結構202和觸摸傳感器電路206之間。多種其它濾波器配置可以用來將無線電路204與觸摸傳感器電路206有效地分離。
無線電路204可以包括專用于不同RF通信信號的任何數量的收發器226。例如,無線電路可以包括被配置以支持藍牙信號、WiFiTM信號、全球定位系統(GPS)信號、移動電話信號、和/或任何其它RF通信協議或標準的相應收發器。
觸摸傳感器電路206可以包括商業上可獲得的電容性觸摸控制器。一種合適的控制器設置在可從Analog Devices獲得的型號為AD7147的集成電路芯片上。
電子設備200連接至無線電路204和觸摸傳感器電路206用于與其通信,電子設備200包括處理器228,其設置在殼體208中并連接至無線電路204和觸摸傳感器電路206用于與其通信。處理器228可以負責控制或管理寬范圍的設備功能,包括與導電結構202相關的I/O功能。處理器228與電容性觸摸控制器220和無線電路204分離,但代替的是可以由這些部件中的一個實現。在操作中,處理器228通常從觸摸傳感器電路206的電 容性觸摸控制器220接收表示觸摸事件和與區域210的其它操作交互作用的信息,該信息為Ctouch數據的形式。觸摸事件或其它操作交互作用的每個指示隨后可以由處理器228用來基于觸摸位置、手勢特性和該交互作用的其它特性啟動多種設備動作。然而,觸摸事件的每種指示也可以或可替換地由處理器228分析,以確定由于操作者保持設備200的方式對無線電路204的調整是否合理。可變電容的變化可以以與無線通信功能的性能相關的方式指示給保持設備200的操作者。導電結構202能夠提供這種信息,因為相同的導電跡線用作天線元件和觸摸電極。在其它實施例中,觸摸電極的導電結構能夠提供這種信息,因為觸摸電極的導電結構處于靠近天線的位置中。
轉向圖2,處理器228可以被配置以執行通常涉及解決源自天線附近的導電環境的變化的無線性能退化的程序。導電環境的變化可能源自例如操作者的手在設備殼體上的位置。由導電結構202(圖1)建立的與電容性觸摸接口212或218的操作交互作用的每個指示可以由處理器228用來重調諧或以其它方式調整無線電路204的收發器226和/或天線。在一些情況中,該指示也可以表示天線上由操作者的手覆蓋的位置,這可以使得處理器228能夠采取更有針對性的動作以改善無線性能。檢測到的變化、周期性的檢測或其它動作可以出發該程序的執行。
在圖2中示出的示例中,處理器228被配置以執行其中在塊250中確定可變電容Ctouch(或其代表性指示)的測量值的軟件程序或過程。該測量值是從由電容性觸摸控制器220(圖1)提供的信息確定的或者是該信息。可以以任何希望的方式(如,查找表等)進行所述確定。假設數據來自所述確定,則處理器228隨后可以在決定塊252中分析可變電容是否相對于例如之前的測量值、移動平均值或表示之前的或可比較的操作狀態或閾值電容的一些其它值變化。分析可以包括差值的計算,以及差值與表示導電環境中的實質變化的閾值水平的比較。如果差值未與閾值水平相交叉,則控制可以返回至塊250,用于其它數據收集。如果差值與閾值水平相交叉,則控制轉到塊254,其中處理器228控制無線電路204(圖1)的收發器226(圖1)以作出調整,從而解決導電環境的實質變化。例如,處理器228可以將控制信號發送至收發器226以調整調諧機構(如調諧裝置145),從而重調諧 無線電路204和/或天線202。該程序隨后可以返回至塊250,或者可以包括一個或多個附加步驟以分析調整的功效,進行其它調整(如,用于細調的反饋),并返回控制至塊250,用于將來分析。
收發器226和/或天線的重調諧或調整可以包括或涉及與收發器226和/或天線通信的固件、電路元件或其它部件。例如,調整可以涉及一開關,該開關選擇連接至天線元件的多個電路元件中的一個,以調整它的天線-電路頻率響應和/或阻抗匹配特性,例如,從而維持對相同通信頻率的優化,不管天線附近的手的頻率和阻抗去諧效應。另一個示例可以涉及對發送或接收路徑中的放大器的功率水平的調整。又一個示例可以涉及選擇用于給定的特性操作者的手位置的多個天線元件中的一個的調整。當一個天線元件的性能妥協于操作者的手時,收發器226隨后可以重調諧天線或者可以控制開關以選擇不同的天線元件,該天線元件的性能目前還未受到操作者的手的不利影響。根據具體實施例,設定來自觸摸接口的信息的收發器226和無線電路204解決導電環境的變化的方式可以包括前述示例的任意組合。連接至收發器226的一部分的固件或硬件的調整可以是收發器226本身的調整。
圖3圖示了設備殼體260的一個示例,該設備殼體260具有被構造以同時支持觸摸接口和天線功能的導電結構262。在該示例中,設備殼體260包括限定設備殼體260的背側的外殼264。外殼264可以被構造為半殼體,其接合框架或兩部件式結構中的另一個半殼體(未示出)。可以采用其它配置,如板或僅僅基板。外殼264包括由側壁268圍繞的基板266,側壁268可以限定殼體260的邊緣。基板266具有內表面270,導電結構262沉積在內表面270上。導電結構262包括布置成用于沿著設備殼體260的背側建立觸敏用戶接口區域的圖案化布置的多條導電跡線272。在該示例中,每條跡線272被構造為實心墊,其寬度可以有助于支持在天線操作中遇到的電流電平。在其它示例中,跡線272中的一條或多條可以被構造為跟蹤和限定相應的跡線272的輪廓的一組導線。
圖3的示例中的導電結構262以支持觸摸接口功能的單層覆蓋基板266。該單層中的每條導電跡線272形成逐漸變細電極以提供用于兩個橫向坐標(即,x和y)的位置信息。相鄰電極在相反方向上交替地逐漸變細以 最大化基板266的覆蓋范圍以及形成觸摸事件的橫向位置的指示。在該示例中,單層導電跡線272設置成西洋雙陸棋布置。在美國專利No.6,297,811(“Projective Capacitive Touch Screen”)中提出了關于這種類型的單層、西洋雙陸棋電極布置的其它細節,包括適合用于所公開的設備的可替換導電結構,通過引用將該美國專利的全部公開內容結合于此。
單層電極布置不能提供雙層和其它電容性觸摸電極布置的分辨率和其它高性能特性。然而,這種差別并不必然是有害的,因為由導電結構262建立的電容性觸摸接口可以依靠次級或輔助接口。經由殼體260形成的設備可以包括位于殼體260的前側(未示出)的主觸敏顯示器或觸摸屏,其具有提供滿足該設備的分辨率和其它性能要求的用戶接口區域的觸摸電極(或其它換能器)布置。如本文中描述的那樣,由導電結構262支持的電容性觸摸接口代替地可以被依賴用于捕獲不需要高的分辨率或精度的手勢或其它觸摸事件。導電結構262的該方面還可以允許電極布置適合天線性能。盡管存在前述規定,但在其它實施例中,導電結構262的一條或多條跡線可以由另一層(未示出)(如,嵌入殼體中的)電極補充以改善觸摸接口性能。可以采用高分辨率檢測。
每條導電跡線272可以經由多種制造工藝沉積在內表面270上。在一個示例中,跡線272可以由金屬、復合聚合物材料、液態金屬和/或非常適合用于注塑工藝的其它材料制成。采用模具形成導電跡線272在其中外殼264也是被模制處理的那些情況中是有利的。跡線272也可以經由電鍍工藝形成,并且因此由可以被電鍍的任何金屬(如,Cu,Ni等)或導電材料制成。可替換地,跡線272可以經由常規的直接印刷技術印刷在內表面270上。
設備200可以具有被設置成用于提供電容性觸摸接口的任何希望的圖案的任何數量的導電結構或跡線。導電結構或跡線中的一個或多個不需要連接至無線電路204(圖1)。也就是說,并不是每條跡線272都需要用作天線。對無線性能來說可能希望的是,只要跡線272中的一條或多條在任一時間點處提供天線功能。因此,導電結構或跡線的一個子集可以被構造用于作為天線和電容性觸摸接口操作,而導電結構或跡線的另一個子集可以被構造用于僅作為電容性觸摸接口操作。在該情況中,兩個子集的導電 結構或跡線仍然可以設置在設備殼體208的相同區域中。由兩個子集提供的信息可以用來通過指示操作者的手的定位而改善天線性能。
現在參照圖4,聯系可替換配置圖示了西洋雙陸棋形電極布置的操作。在該示例中,導電結構280包括形成西洋雙陸棋圖案的輪廓的多條蜿蜒跡線282。相鄰的跡線282沿交替地的方向逐漸變細以改變觸摸事件修改每條跡線的可變電容信號的范圍。這種效果經由由覆蓋三條相鄰跡線282的圓284表示的觸摸事件示出。作為逐漸變細的結果,一條跡線282中的電容變化高,如由大的箭頭286所示,而另兩條跡線282中的電容變化低,如由較小的箭頭288,290所示。由于跡線282在觸摸事件區域中的尺寸較小,因此跡線282的與小箭頭288關聯的變化較低。跡線282的由箭頭290關聯的變化較低,因為僅跡線282的一部分受到觸摸事件影響。給定所有三個信號,可以確定觸摸事件的兩個橫向坐標。接口的分辨率可以基于跡線282的密度。
可以采用多種其它單層電極布置和配置。例如,導電跡線可以設置成一個或多個矩形行,而不是上述西洋雙陸棋形布置。一個矩形行提供了一種高效且實用的方式的另一個示例,其中可以在沿著設備殼體的電容性觸摸接口中捕獲一維手勢或其它觸摸事件。
圖3和4中圖示的導電結構的形狀比優化天線功能的形狀更加被優化用于電容性觸摸檢測性能和應用。在平衡電容性觸摸檢測功能的優化形狀和天線功能的優化形狀之間的折衷時,至少一些導電結構可以包括不規則的圖案(如,而不是圖3和5中圖示的規則圖案),并且呈現更適合天線功能的形狀。雖然不規則圖案化電極可能妥協于觸摸接口性能,但該性能對于手勢或其它感興趣的交互作用來說仍然是足夠的。可替換地,導電結構通過利用導電結構本身內的頻率濾波效應可以同時為觸摸輸入裝置和天線功能二者優化導電結構形狀,如下文描述的那樣。
圖5圖示了根據示例性實施例的一種外殼300,其具有多個導電結構302A-302D,這些導電結構302A-302D的形狀形成為支持雙極天線,并且形狀還形成為支持用于非接觸掃動手勢的突出電容性象限檢測器。可替換地,導電結構302A-302D可以彼此連接或被構造以用作單個集合導電結構302。導電結構302A-302D中的每一個包括實心區域部分304(由交叉陰影 區域指示)和網格狀、蜿蜒圖案形或其它稀疏區域部分306。導電結構302A-302D的非稀疏的、實心區域部分304在用于無線通信的高頻處具有相對低的阻抗。相反,與稀疏區域部分306關聯的電阻和電感在無線通信頻率處相對于特征天線阻抗具有相對高有效阻抗,特征天線阻抗通常為數十歐姆的量級。這種對比極大地降低稀疏區域部分306對天線功能的影響。導電結構形狀對天線功能的影響大部分由導電結構302A-302D的實心部分304決定。相反,與稀疏區域部分306關聯的電阻和電感在電容性觸摸檢測處相對于手指觸摸的觸摸電容的特征阻抗產生低的有效阻抗,手指觸摸的觸摸電容的特征阻抗通常舒適千歐或更大。每個導電結構302A-302D提供電容性觸敏接口區域308,其由導電結構302A-302D的實心區域部分304以及稀疏區域部分306的組合支持。部分304和306的圖案和布置可以從示出的示例中相當低改變,并且保持被構造以優化天線和電容性觸摸檢測功能二者。
如圖5,實心區域部分304可以在墊310處終止,每個墊310可以表示用于對應的單極天線結構的相應饋電點,這是針對設備接地平面饋送的。四個導電結構302A-302D可以形成用于無線通信的四個獨立的天線,其例如可以對應于主單元天線、相異單元天線、GPS天線和WiFiTM天線。四個導電結構302A-302D也可以同時形成用于用在象限檢測器中的四個電容性觸摸檢測電極。例如,沿著結構302的下掃手勢(手指與外殼表面接觸或不接觸)可以由電容性信號識別,該電容性信號最初在連接至結構302A和302C的電容性觸摸檢測電極信道中被更強烈地檢測到,且隨后在結構302B和302D中被更強烈地檢測到。多種其它手勢和輸入方法可以由這種電容性象限傳感器支持。與結構302A和302B相關聯的天線功能可以被設計用于不同于與結構302C和302D相關聯的天線的無線通信頻率,但仍然提供為電容性檢測目的形成功能上對稱的象限電極的四個導電結構。
圖6圖示根據示例性實施例構造的電子設備10,如移動電話。電子設備10表示具有用戶接口12的手持式消費者電子設備,用戶接口12又可以被認為包括多個用戶接口元件14a,14b,14c(同樣參見圖7)。用戶接口12被構造以向操作者顯示數據。用戶接口元件14a,14b,14c由操作者操 作以控制電子設備10的顯示和功能。用戶接口元件14a,14b,14c的數量、位置、目的、功能和其它特性可以從示出的示例中明顯地改變,因為電子設備10僅僅表示結合如在下文進一步詳細描述的不同I/O功能的集成的示例性實施例。
電子設備10包括限定電子設備10的結構外表面的殼體16。殼體16具有被構造以由操作者在電子設備10的使用期間保持的外表面18。外表面18限定外邊界,其具有頂邊20、與頂邊20相對的底邊22、以及相對的側邊24,26。殼體16還包括或限定前側28和背側30。用戶接口12的一個或多個部件沿著殼體16的前側28設置。殼體16可以具有兩部件式結構。在該示例性實施例中,殼體16包括彼此連接的上殼體32和下殼體34。上殼體32可以被構造圍繞和支撐一個或多個I/O部件的框架。下殼體32可以被構造為用于覆蓋設備10的內部部件的外殼。在其它示例中,殼體16可以包括被構造以用作框架或外殼的任何數量的部件,并且可以被構造使用其它類型的殼體結構。
多個符號或標記36,38可以被印刷或以其它方式設置在殼體16的外表面18以便于用戶與用戶接口12的這些部件的交互作用。以這種方式,符號或標記36,38標記用戶接口12的對應用戶接口元件14b的鄰近位置。在該示例中,標記36,38設置在位于一個或多個用戶接口元件14定位在其中的區域中的一個側邊24上。其它標記可以設置在外表面18的其它部分上。在這種情況中,標記36表示電子設備10的音量控制件。例如,設置了兩個點,第一個點表示音量增加安裝,第二點表示音量降低按鈕。指示38表示滑動塊或滾動按鈕。例如,符號38可以包括雙邊箭頭,其指示操作者可以在該箭頭附近沿著外表面18滑動手持。下文提供了關于用戶接口元件14b的其它細節,但是,作為一般情況,每個元件14b可以經由鄰近標記36,38設置在殼體16內的一個或多個觸摸檢測部件實現。
電子設備10包括沿著底邊22設置的插座連接器40。插座連接器40包括被構造以接收對應的公連接器(未示出)的陰接口42。在圖示的實施例中,插座連接器40由微USB連接器表示。插座連接器40可以用于連接至電源、數據和音頻輸入裝置。能夠通過底邊22訪問陰接口42。插座連接器40可以設置在沿著殼體16的外表面18的其它位置中。例如,耳機 插口可以設置在沿著外表面18的位置中,用于接收耳機插頭。在可替換實施例中,其它類型的配合連接器和部件可以結合在電子設備10中。
用戶接口12的一個或多個部件連接至殼體16的前側28并沿著前側28設置。在該示例中,用戶接口12包括觸敏顯示器50。在一些示例中,觸敏顯示器50又包括觸摸蓋52,在該情況中,觸摸蓋52可以與顯示器50分離并覆蓋在顯示器50之上。例如,顯示器50可以安裝在相對于殼體16的前側28的內部位置中。觸摸蓋52隨后可以覆蓋顯示器50,并且在一些情況中,覆蓋殼體16的前側28。觸摸蓋52可以是透明的以允許通過觸摸蓋52看到顯示器50。觸摸蓋52可以由一種或多種大量不同的玻璃或塑料材料制成。在其它示例中,觸敏顯示器50不包括蓋,而是包括玻璃塊或其它層,一個或多個換能器、導電元件或其它部件(未示出)位于所述玻璃塊或其它層的下面或沿著所述玻璃塊或其它層的一個或多個邊緣。觸敏顯示器50不限于任何一種特定類型的觸敏機構,并且可以包括聲學的、電阻性的、電容性的或其它觸敏部件。
觸敏顯示器50(具有或不具有觸摸蓋52)通過設置被構造以檢測由操作者進行的觸摸事件的觸摸屏。這樣,觸敏顯示器50構成一個用戶接口元件14a。可選地,觸敏顯示器50的大致整個區域(區域54和56)可以由操作者觸摸以控制電子設備10的功能。可替換地,觸敏顯示器50可以分成一個或多個用戶輸入區域54和一個或多個顯示區域56。每個用戶輸入區域54對應于觸敏顯示器50的可以由操作者觸摸以控制電子設備10的區域。相反,每個顯示區域56對應于觸敏顯示器50的仍然向操作者顯示數據但不是觸敏的部分。用戶輸入區域54和顯示區域56的相對尺寸可以根據電子設備10的操作模式和/或電子設備10允許的功能改變。
可選地,用戶輸入區域54和顯示區域56可以至少部分地重疊,使得不同的數據可以顯示在用戶輸入區域54中,如用于向操作者指示用戶輸入區域54中的不同觸摸區域。例如,在用戶輸入區域54中可以顯示不同的圖標,其指示用戶輸入區域54的需要操作者觸摸以執行某種操作的特定區域。操作者可以觸摸用戶輸入區域54中的特定位置以控制電子設備10的功能。操作者可以沿著用戶輸入區域54中的觸敏顯示器50滑動他/她的手指以控制電子設備10的功能。多種不同類型的觸摸事件、手勢和 操作者的手指的運動可以控制電子設備10的功能。
在示例性實施例中,用戶輸入區域54和顯示區域56以觸摸蓋52的邊緣58為邊界。可選地,邊緣58可以具有圍繞觸摸蓋52的周邊的大致均勻的厚度。在該示例中,邊緣58覆蓋殼體16的前側28一部分。邊緣58可以是透明的,或者可替換地,可以是半透明的或不透明的。邊緣58可以被噴涂或涂敷。單獨的部件,如蓋,可以連接至觸摸蓋52以限定邊緣58。
圖7是電子設備10的分解側視圖。上殼體32包括基部60和從基部60延伸的邊緣62。邊緣62限定殼體16的側壁。上殼體32具有由基部60和邊緣62限定的部件腔64。類似地,下殼體34包括基部66和從基部66延伸的邊緣68。邊緣68限定下殼體34的側壁。下殼體34具有由基部66和邊緣68限定的部件腔70。基部60限定殼體16的前側28。基部66限定殼體16的背側30。邊緣62,68在組裝殼體16時彼此接合,使得邊緣62,68限定頂邊20、底邊22、以及側邊24和26(都在圖6中示出)。當上殼體和下殼體32,34連接在一起時,部件腔64,70通向彼此并限定殼體16的更大的部件腔。邊緣62,68彼此接合以限定殼體16的側壁。
上殼體和下殼體32,34在圖7被示出為彼此分開。部件腔64,70在其中容納電子設備10的電子部件。例如,部件腔64,70容納用戶接口元件14a,14b,14c和插座連接器40。部件腔64,70也可以容納電池組72,如在下殼體34的部件腔70中。電子設備10包括電路板74,其被容納在上殼體32的部件腔64中和/或下殼體34的部件腔70中。在可替換實施例中,電子設備10可以包括多于一個電路板74。用戶接口12的顯示器50還被構造以容納在上殼體32的部件腔64中。根據特定應用,在可替換實施例中,其它類型的電子部件可以被容納在部件腔64,70中。
用戶接口元件14a,14b,14c被構造成安裝至或連接至殼體16,包括由觸敏顯示器50(或觸摸蓋52)限定的用戶接口元件14a。在一些情況中,用戶接口元件14a,14b,14c結構上和可操作地連接至殼體16。為此目的,用戶接口元件14a,14b,14c中的一個或多個可以電連接至殼體16的一部分。為此目的,殼體16可以包括用作用戶接口元件14a,14b,14c和電路板74之間的相應接口的多個框架連接器76。框架連接器76被構造成 在組裝電子設備10時與電路板74電接觸。在示例性實施例中,框架連接器76在幾個接口處與電路板74電接觸,用于使電子設備10的組裝簡單。在示例性實施例中,框架連接器76在不使用焊料或另一種類型的永久連接的情況下電連接至電路板74。這樣,可以通過簡單地將電路板74裝入上殼體32和/或下殼體34的部件腔64,70中使得電路板74接合框架連接器76,實現電子設備10的組裝。當上殼體和下殼體32,34如通過采用緊固件鎖定裝置連接在一起時,在框架連接器76和電路板74之間形成電連接。不需要附加的焊接步驟來將框架連接器76電連接至電路板74.此外,可以在框架連接器76和電路板74之間進行便宜的連接,如通過在電路板74和框架連接器76之間采用彈簧接觸件78。在電路板74和框架連接器76之間不需要任何附加的連接器,如插頭和插座連接器。
多種其它連接和連接接口可以用來支持用戶接口元件14a,14b,14c和電路板74之間的電通信。本文中公開的主題的實踐不限于上述框架連接器76。
當組裝時,顯示器50電連接至電路板74。用于控制由顯示器50顯示的數據的控制信號從電路板74傳遞至顯示器50。用戶接口元件14a又被構造以捕獲關于用戶與顯示器50的交互作用,如觸摸、手勢和其它操縱事件的信息。(下文描述的)觸摸控制器隨后處理該指示或信號以產生表示該事件的指示或信號。在示例性實施例中,電路板74包括連接器80,顯示器50包括被構造以由連接器80接合的互補連接器82。可以采用任何類型的連接器和互補連接器80,82。例如,連接器80和互補連接器82可以構成插頭型連接器和插座型連接器。可替換地,連接器80和互補連接器82可以是直接連接器、夾層連接器、彈簧梁和墊、銷和插孔型連接器等。
在該示例中,觸摸蓋52構成一個用戶接口元件14a。例如,如上所述,觸摸蓋52被構造以由操作者觸摸以控制電子設備10的功能。觸摸蓋52包括沿著觸摸蓋52的內表面92的一個或多個觸覺傳感器90。觸摸蓋52還包括與內表面92相反的外表面94,其被構造以由操作者觸摸。當觸摸蓋52連接至殼體16時,觸覺傳感器90電連接至殼體16的對應的框架連接器76a。
在圖示的實施例中,殼體16包括設置在殼體16的基部60的外表面 18上的框架連接器76a。例如,框架連接器76a設置在殼體16的前側28上。在示例性實施例中,框架連接器76a構成設置在殼體16上的導電跡線。可選地,導電跡線可以嵌入殼體16限定基部60的本體中。框架連接器76a包括第一接口96和第二接口98。觸摸蓋52的觸覺傳感器90包括被構造以接合第一接口96的一個或多個端子100。電路板74又接合第二接口98。在示例性實施例中,彈簧接觸件78a中的一個或多個設置在電路板74和框架連接器76a的第二接口98之間。彈簧接觸件78a限定電路板74和第二接口98之間可分離的接口。殼體16和對應的框架連接器76a限定觸摸蓋52和電路板74之間的互連。在示例性實施例中,觸摸蓋52通過觸覺傳感器90和第一接口96之間的接口電學地和機械地連接至殼體16。可選地,導電樹脂可以用在觸覺傳感器90和第一接口96之間。
在示例性實施例中,觸覺傳感器90被構造以檢測由操作者進行的觸摸事件。可選地,觸覺傳感器90可以構成壓電傳感器,其在以后可以稱為壓電傳感器90。壓電傳感器90被構造以采用壓電效應檢測由操作者進行的觸摸事件。例如,壓電傳感器90可以響應于觸摸蓋52上施加的機械應力產生電勢和/或電信號。該機械應力可以傳遞到壓電傳感器90和內表面92之間的接口上。這樣,來自觸摸蓋52的超聲波、聲速(如,音頻范圍)或亞音速能量以在壓電傳感器90處檢測到的壓力的形式傳遞至壓電傳感器90。該能量產生由端子100傳遞至框架連接器76a,以及從框架連接器76a傳遞至電路板74的電勢。使壓電傳感器90和觸摸蓋52被剛性地保持至殼體16維持能夠在壓電傳感器90和框架連接器76a之間的接口上的傳遞。在期間采用導電樹脂也維持電勢在該接口上的傳遞。這樣,觸摸事件的精確讀數可以被發送至電路板74以調整顯示器50。
在可替換實施例中,除了與不同于壓電傳感器,可以采用其它類型的觸覺傳感器90。例如,電容性傳感器,電阻性傳感器,磁性傳感器,光學傳感器,機械傳感器等可以用來檢測由操作者在觸摸蓋52進行的觸摸事件。可選地,觸覺傳感器90可以包括選擇性地導電涂層以電容性地檢測觸摸事件。觸覺傳感器90可以嵌入觸摸蓋52中。壓電傳感器和另一種類型的傳感器,如電容性傳感器,都可以經由殼體16共同電連接至電路板,來自這兩個傳感器的信號可以共同地用來確定響應和/或調整顯示器50。
在示例性實施例中,至少一個用戶接口元件14b設置在上殼體32中,至少一個用戶接口元件14c設置在下殼體34中。每個用戶接口元件14b可以連接至或安裝在邊緣62和/或基部60上。用戶接口元件14b可以包括連接至對應的框架連接器76b的一個或多個端子110。框架連接器76b是沿著邊緣62和/或基部60延伸的導電跡線。在一些情況中,用戶接口元件14b,14c還可以包括沿著殼體16的邊緣62、基部60、和/或其它部件延伸的導電跡線,如下文進一步描述的那樣。框架連接器76b包括可以位于該導電跡線的大致相反端部處的第一接口112和第二接口114。用戶接口元件14b的端子110連接至第一接口112。電路板74連接至第二接口114。殼體16和對應的框架連接器76b限定用戶接口元件14b和電路板74之間的互連。在示例性實施例中,用戶接口元件14b通過端子110和第一接口112之間的接口電學地和機械地連接至殼體16。可選地,導電樹脂可以用在端子110和第一接口112之間。
在示例性實施例中,一個或多個彈簧接觸件78b設置在電路板74和框架連接器76b的第二接口114之間。彈簧接觸件78b限定電路板74和第二接口114之間可分離的接口。在可替換實施例中可以在殼體16的框架連接器76b和電路板74之間進行其它類型的連接。可選地,彈簧接觸件78b可以在將電路板74組裝到上殼體32中期間安裝在電路板74上并連接至框架連接器76b。可替換地,彈簧接觸件78b可以在將電路板74組裝到上殼體32中期間安裝在框架連接器76b上并與電路板74接合。
用戶接口元件14c連接至邊緣68和/或基部66,并且用戶接口元件14c包括連接至對應的框架連接器76c的一個或多個端子120。框架連接器76c是沿著基部66和/或邊緣68延伸的導電跡線。框架連接器76c包括可以位于該導電跡線的相反端部處的第一接口122和第二接口124。用戶接口元件14c的端子120連接至第一接口122。電路板74連接至第二接口124。殼體16和對應的框架連接器76c限定用戶接口元件14c和電路板74之間的互連。在示例性實施例中,用戶接口元件14c通過端子120和第一接口122之間的接口電學地和機械地連接至殼體16。可選地,導電樹脂可以用在端子120和第一接口122之間。
在示例性實施例中,一個或多個彈簧接觸件78c設置在電路板74和 框架連接器76c的第二接口124之間。彈簧接觸件78c限定電路板74和第二接口124之間了分離的接口。在可替換實施例中可以在殼體16的框架連接器76c和電路板74之間進行其它類型的連接。可選地,彈簧接觸件78c可以在將電路板74組裝到上殼體32中期間安裝在電路板74上并連接至框架連接器76c。可替換地,彈簧接觸件78c可以在將電路板74組裝到上殼體32中期間安裝在框架連接器76c上并與電路板74接合。
圖8是上殼體32的底部透視圖。上殼體32包括基部60和邊緣62。上殼體32還包括部件腔64。在示例性實施例中,開口140設置在基部66中。開口140被構造以接收顯示器50。開口140允許訪問顯示器50,以便顯示器50在上殼體32外面可以被看到,從而將數據顯示給操作者。可選地,開口140的尺寸形成為大致類似于顯示器50。顯示器50可以基本上填充開口140。可選地,顯示器可以連接至開口140將相對于基部60將顯示器50保持在合適的位置中。例如,顯示器50可以搭扣配合到開口140中。可替換地,上殼體32可以包括用于相對于開口140固定顯示器50以將顯示器50保持在合適的位置中的固定部件。
在示例性實施例中,電子設備10包括設置在上殼體32的內表面144上的天線142。可選地,天線142可以設置在基部60的內表面144上。除了或作為對基部60的替換,天線142可以設置在邊緣62的內表面144上。天線142可以是內表面144上具有預定布局和配置的印刷電路。可替換地,天線142可以嵌入上殼體32的本體中。可選地,天線142可以包括電連接至天線142的調諧裝置145(如在圖1和8中看到)。調諧裝置145如通過施加直流電壓至天線142而允許將天線調諧至多個頻帶。可選地,直流電壓可以施加至天線輸入墊(未示出)。調諧裝置145可以包括直接安裝在上殼體32上的分立元件或部件。可替換地,調諧裝置145可以具有安裝在安裝在上殼體32上或連接至上殼體32的一電路板上的部件或元件。該電路板可以是電路板74。調諧裝置145可以包括可調諧電容性元件,如鈦酸鍶鋇(BST)電容器、阻隔電容器,MEMS開關式或其它MEMS電容器、FET開關式電容器、變容二極管(如,在接收應用中),和/或ESD防護裝置。調諧裝置145的電容性元件可以與圖1中示出的電容性濾波器222隔開和分離。調諧裝置145在圖1中被示意性地示出為天線202的一部分,
但可以以多種方式,包括,例如,沿著無線電路204和天線202之間的路徑,連接至天線202。調諧電壓(如,0至20伏直流電壓)可以借助于偏壓T形接頭通過天線輸入端施加至BST或其它電容器。
天線142包括被構造成電連接至電路板74的安裝墊146。在示例性實施例中,一個或多個彈簧接觸件78d設置在電路板74上,并被構造以在將電路板74裝入上殼體32的部件腔64中時接合安裝墊146。可替換地,彈簧接觸件78d可以設置在安裝墊146上并被構造以在將電路板74裝入上殼體32的部件腔64中時接合電路板74上的對應墊。天線142的安裝墊146和電路板74之間的其它類型的互連是可行的。
如下文進一步描述的那樣,由天線142呈現的導電結構也可以經由彈簧接觸件78d連接至電容性觸摸控制器(如,參見圖1)以用作電容性觸摸接口。也就是說,天線142的導電跡線可以同時用于射頻(RF)通信和用于捕獲天線142附近的用戶觸摸事件、手勢和與殼體16的其它交互作用。
插座連接器40安裝至上殼體32并被構造用于電連接至電路板74上的安裝墊148。插座連接器40包括在將電路板74裝入上殼體32的部件腔64中時接合安裝墊148的彈簧接觸件150。彈簧接觸件150被偏壓在安裝墊148上以確保它們之間的電連接。這樣,插座連接器40被構造以在可分離的接口處電連接至電路板74。插座連接器40在將電路板74裝入上殼體32中之前機械地固定在上殼體32內。這樣,插座連接器40可以被牢固地保持在上殼體32內并且可以被以成本有效且可靠的方式密封至上殼體32。例如,插座連接器40可以設置有靜電放電(ESD)保護、電磁干擾(EMI)屏蔽和/或防水。由于與安裝在電路板74上相反,插座連接器40結合在上殼體32中,因此可以以可靠的方式進行ESD保護、EMI屏蔽和/或防水。此外,ESD保護、EMI屏蔽和/或防水可以在將電路板74組裝到上殼體32中之前進行,這可以允許更多的空間用于組裝,這又可以使得組裝更容易。
用戶接口元件14b獨立于電路板74連接至邊緣62和/或基部60。用戶接口元件14b在組裝步驟中獨立于將電路板74連接至上殼體32而連接至上殼體32。在一些情況中,一個或多個用戶接口元件14b可以采用導電樹脂被剛性地保持至邊緣62和/或基部60,使得用戶接口元件14b被剛性地保持在上殼體32的內表面144上。可替換地或此外,一個或多個用戶 接口元件14b可以采用也可以用于天線142的印刷、電鍍或其它沉積工藝沉積在上殼體32上。如本文中描述的那樣,此外或可替換地,多個不同類型的用戶接口元件14可以集成在上殼體32中。在示例性實施例中,用戶接口元件14b是壓電傳感器,并且以下可以稱為壓電傳感器14b。壓電傳感器14b響應于上殼體32上施加的機械應力產生電場或電勢。例如,施加在上殼體32上,如施加在靠近壓電傳感器14b的邊緣62上的壓力,如超聲波、音速(如,音頻范圍)或壓音速能夠可以通過上殼體32的本體直接傳遞至壓電傳感器14b。將壓電傳感器14b機械地固定至上殼體32的內表面144維持其間的接口。將壓電傳感器14b緊密地連接至上殼體32維持在該接口上的能量傳遞。例如,環氧樹脂或導電樹脂可以用來將壓電傳感器14b固定至內表面144。在可替換實施例中,不同于或除了壓電傳感器,其它類型的用戶接口元件14b可以被設置以限定觸覺傳感器。例如,在可替換實施例中,用戶接口元件14b可以是電容性傳感器,電阻性傳感器,磁性傳感器,光學傳感器,機械傳感器等。壓電傳感器和另一種類型的傳感器,如電容性傳感器,可以經由殼體16共同地電連接至電路板,并且來自這兩個傳感器的信號可以共同用來確定響應和/或調整顯示器50。
用戶接口元件14b可以沿著內表面144設置在任何位置處,如在指定用于特定功能的位置中。例如,可以通過特定的用戶接口元件14b提供音量控制滾動、導航或運動、激活或停用、或其它功能。標記,如標記36,38(圖6)可以設置在上殼體32的與用戶接口元件14b相對的外表面18上。標記36,38可以向操作者指示由用戶接口元件14b提供的功能。用戶接口元件14b因此作為用于電子設備10的虛擬按鈕或控制器操作。例如,用戶接口元件14b未被操作者物理地接觸,而是用戶接口元件14b檢測操作者觸摸上殼體32的特定區域的時間以控制電子設備10的功能。
在示例性實施例中,用戶接口元件14b包括換能器152和端子110(圖7)。端子110連接至對應的框架連接器76b。框架連接器76b沿著上殼體32的內表面144延伸至用于與電路板74接合的合適位置。例如,框架連接器76b可以構成在內表面144上延伸至基部60上指定用于連接至電路板74的位置的導電跡線。
框架連接器76b包括第一接口112和第二接口114。用戶接口元件14b的端子110連接至第一接口112。電路板74連接至第二接口114。例如,彈簧接觸件78b可以設置在電路板74和第二接口114之間以將電路板74連接至第二接口114。彈簧接觸件78b限定電路板74和第二接口114之間可分離的接口。在可替換實施例中可以在殼體16的框架連接器76b和電路板74之間進行其它類型的連接。可選地,彈簧接觸件78b可以在將電路板74組裝到上殼體32中期間安裝在電路板74上并連接至框架連接器76b。可替換地,彈簧接觸件78b可以在將電路板74組裝到上殼體32中期間安裝在框架連接器76b上并與電路板74接合。
殼體16和對應的框架連接器76b限定觸摸蓋52和電路板74之間的互連。在示例性實施例中,用戶接口元件14b通過端子110和第一接口112之間的接口電學地和機械地連接至殼體16。可選地,導電樹脂可以用在端子110和第一接口112之間。
繼續參照圖8的示例,上殼體32具有多個附加的導電結構154,其被印刷、電鍍或以其它方式沉積在上殼體32上以支持附加的I/O功能。一些導電結構154可以支持單個I/O功能(如,用于一個或多個通信帶或協議的RF通信),而其它導電結構154可以支持多于一個的I/O功能(如,RF通信和觸敏用戶接口二者),如本文中描述的那樣。不管所涉及的I/O功能,每個導電結構154可以包括采用常見工藝(如,電鍍,注塑模制等)沉積在上殼體32上并且因此由相同材料形成的導電跡線。在該示例中,導電結構包括一對電容性觸摸電極155和一對天線元件156。電容性觸摸電極155連接至觸摸控制電路(如,參見圖1)以產生與殼體16的在該電容性觸摸電極155附近的部分的操作交互作用的指示。天線元件156可以連接至對應的無線電路以支持一個或多個RF通信帶(如,藍牙,Wi-Fi,GPS,移動電話等)。天線元件156可以如上所述為特定帶提供冗余以允許無線電子設備在操作者的手的位置給定的情況下選擇天線。為此目的,每個導電結構154可以包括用于與電路板上的對應的彈簧接觸件78e接合的一個或多個接觸墊或其它端子157。如本文中描述的那樣,天線元件156中的一個或二者也可以連接至觸摸控制電路,從而同樣用作電容性觸摸電極。以這種方式,觸摸控制電路可以提供操作者的手是否觸摸或以其它方式覆蓋天線 元件156的一部分的指示。在一些情況中,該指示也可以表示天線元件156上被觸摸或覆蓋的位置。可替換地或此外,電容性觸摸電極155沿著或鄰近天線元件156設置以提供關于操作者的手的位置的指示。
圖9是下殼體34的頂部透視圖。下殼體34包括基部66和邊緣68。下殼體34包括部件腔70。下殼體34包括內表面160和外表面162。外表面162限定殼體16餓外表面并被構造以由操作者保持和觸摸。下殼體34包括穿過邊緣68的開口164,該開口164在下殼體34連接至上殼體32時容納插座連接器40(圖6-8)。
用戶接口元件14c獨立于電路板74連接至基部66。可選地,除了或作為對基部66的替換,用戶接口元件14c可以連接至邊緣68。用戶接口元件14c獨立于電路板74連接至下殼體34。用戶接口元件14c可以采用導電樹脂被剛性地保持至基部60,使得用戶接口元件14c被剛性地保持在下殼體34的內表面160上。可替換地,每個用戶接口元件14c可以采用任何希望的制造工藝,包括用于將天線元件沉積在殼體16的一個或多個部件上的制造工藝,沉積在下殼體34上。此外或可替換地,其它類型的用戶接口元件14可以集成在下殼體34中。在示例性實施例中,用戶接口元件14c包括壓電傳感器,并且以下可以稱為壓電傳感器14c。壓電傳感器14c響應于下殼體34上施加的機械應力產生電場或電勢。例如,施加在下殼體34上,如施加在靠近壓電傳感器14c的基部60上的壓力,如超聲波、音速(如,音頻范圍)或壓音速能夠可以通過下殼體34的本體直接傳遞至壓電傳感器14c。將壓電傳感器14c機械地固定至下殼體34的內表面160維持其間的接口。將壓電傳感器14c緊密地連接至下殼體34維持在該接口上的能量傳遞。例如,環氧樹脂或導電樹脂可以用來將壓電傳感器14c固定至內表面160。在可替換實施例中,不同于或除了壓電傳感器,其它類型的用戶接口元件14c可以被設置以限定觸覺傳感器。例如,在可替換實施例中,用戶接口元件14b可以是電容性傳感器(如上文聯系所公開的設備的其它實施例描述的電容性觸摸接口),電阻性傳感器,磁性傳感器,光學傳感器,機械傳感器等。壓電傳感器和另一種類型的傳感器,如電容性傳感器,可以經由殼體16共同地電連接至電路板,并且來自這兩個傳感器的信號可以共同用來確定響應和/或調整顯示器50。
用戶接口元件14c可以沿著內表面160設置在任何位置處,如在指定用于特定功能的位置中。例如,在圖示的實施例中,用戶接口元件14c在基部66上大致對中地定位成陣列以檢測操作者的手指沿著基部66的的外表面162的運動。這樣,用戶接口元件14c協作以限定類似于鼠標或滾輪裝置的導航或運動傳感器。用戶接口元件14c檢測用戶的手指沿一個或多個方向,如沿縱向方向170和橫向方向172的運動。這種運動可以轉換成指針在顯示器50(圖6)上的運動,圖標在顯示器50內的運動,或其它類型的運動或功能。標記可以設置在下殼體34的與用戶接口元件14c相對的外表面162上。標記可以向操作者指示由用戶接口元件14c提供的功能。用戶接口元件14c因此作為用于電子設備10的虛擬按鈕或控制器操作。例如,用戶接口元件14c未被操作者物理地接觸,而是用戶接口元件14c檢測操作者觸摸下殼體34的特定區域的時間以控制電子設備10的功能。
在示例性實施例中,用戶接口元件14c包括換能器174和端子120.端子110端接至對應的框架連接器76c。框架連接器76c沿著下殼體34的內表面160延伸至用于與電路板74配合連接的合適位置。例如,框架連接器76c可以構成在內表面160上延伸至基部60上指定用于連接至電路板74的位置的導電跡線。可選地,每個框架連接器76c可以延伸至用于連接至電路板74的相同普通區域。可以采用用來在殼體16上沉積天線電極和其它導電結構的相同制造工藝沉積每個框架連接器76c的導電跡線。在其它實施例中,用戶接口元件14c可以包括代替換能器174的附加導電跡線以形成電容性觸摸接口。
殼體16和對應的框架連接器76c限定用戶接口元件14c和電路板74之間的互連。在示例性實施例中,用戶接口元件14c通過端子120和第一接口112之間的接口電學地和機械地連接至殼體16。可選地,導電樹脂可以用在端子120和第一接口112之間。
在共同未決且共同轉讓的美國申請No.12/775,977(“Integrated Connection System for an Electronic Device”)中提出了關于電子設備10的結構、組裝和構造的其它細節,通過引用將該每個申請的全部公開內容結合于此。
本文中描述的各種實施例可以被單獨地或彼此組合地使用。前述詳細 描述已經僅描述了本發明的多種可能的實施方案中的一些。為此原因,該詳細描述的意圖是說明性的,且決不是限制性的。
描述的意圖是說明性的,且不是限制性的。上述實施例(和/或其多個方面)可以彼此組合地使用。此外,在不偏離本發明的范圍的情況下,可以進行多種修改以使特定情況或材料適應本發明的教導。本文中描述的尺寸、材料類型、各種部件的方位、以及各種部件的數量和位置意圖限定某些實施例的參數,并且決不是限制性的且僅僅是示例性實施例。在回顧上述描述時,在權利要求的精神和范圍內的多種其它實施例和修改對本領域人員來說將是明顯的。因此,應當參照隨附權利要求以及這些權利要求具有的等同物的完整范圍確定本發明的范圍。

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