CN103532537A - 压电键盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电键盘，包括依次由上至下设置的上面板，压电元件，支撑板和下底板，所述上面板为柔性面板，所述压电元件固定在支撑板的上方，且压电元件与支撑板之间设有间隙，所述压电元件通过引线引出，与外处理器相连，制备工艺简单，安装方便，便于更换。压电陶瓷片选用高容量，高压电常数、低功耗的锆钛酸铅压电陶瓷，灵敏度高，反应迅速，响应速度快，而且寿命长。而且单个独立按键受力面积小，压强大，增加按压的灵敏度。本发明的压电元件与支撑板之间有一定空隙，压电陶瓷可以产生较大的变形，从而产生的电压变化幅度大，能检测到一些微弱的信号，从而实现按键的准确控制。

Description

压电键盘

 

技术领域

本发明涉及键盘技术领域，特别涉及一种压电键盘。

背景技术

现在遥控器、手机、电脑键盘等家用和个人数码产品等都要用按键操作，通过按键实现快速、准确的控制电器设备的各种不同工作状态。按键与键基板可拆卸，每个按键由弹性元件支撑，长期使用弹性块会失去弹性，键盘按钮会失灵；按键之间有缝隙，防水防层性能差，机械故障多，使用寿命低。另有报道整体式压电薄膜键盘，压电薄膜的压电性能差，反应灵敏度差，而且寿命短。而单个压电按键可以全封闭地设置在电子设备的面板内，按键用的压电元件在机械压电的作用下产生的电压作为控制信号用于电器开关等方面，而且压电键盘是低功耗产品，相比电阻式和电容式按键键盘，无须外加电源。有专利报道压电陶瓷按键，专利CN201479111U中报道了一种单晶片式压电陶瓷按键，金属基片下开凹槽和采用金属凸片贴合在压电陶瓷片上，加工复杂，增加制作成本；而且金属基片与压电陶瓷片的粘接力差，使用寿命短。

 

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种制作简单、成本低，灵敏度高、使用寿命长的压电键盘。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压电键盘，包括依次由上至下设置的上面板，压电元件，支撑板和下底板，所述上面板为柔性面板，所述压电元件固定在支撑板的上方，且压电元件与支撑板之间设有间隙，所述压电元件通过引线引出，与外处理器相连。

作为本发明的进一步改进，所述压电元件由单层压电陶瓷片及基片组成。

作为本发明的进一步改进，所述压电元件由两层压电陶瓷片基片组成，且双层压电陶瓷片位于基片的上下两侧。

作为本发明的进一步改进，两个压电陶瓷片串联连接，且两压电陶瓷片相对面极性相同，压电元件的上下表面电极分别由引线和引出。

作为本发明的进一步改进，两个压电陶瓷片并联连接，且两压电陶瓷片相对面极性相反，压电元件的上下表面电极由引线引出，中间基片由引线引出。

作为本发明的进一步改进，所述压电元件与支撑板之间两端固定或一端固定。

作为本发明的进一步改进，所述支撑板为硬质材料制成，所述下底板为柔性或硬质材料制成。

本发明的原理是：基于压电陶瓷的正压电效应，用手指触碰按键，压电元件发生弯曲变形，压电陶瓷片的正负极电荷释放，通过收集释放的电荷信号识别按键作用。

本发明的有益效果是：本发明制备的分键式压电键盘，每个按键之间通过支撑板分隔开，制备工艺简单，安装方便，便于更换。压电陶瓷片选用高容量，高压电常数、低功耗的锆钛酸铅压电陶瓷，灵敏度高，反应迅速，响应速度快，而且寿命长。而且单个独立按键受力面积小，压强大，增加按压的灵敏度。本发明的压电元件与支撑板之间有一定空隙，压电陶瓷可以产生较大的变形，从而产生的电压变化幅度大，能检测到一些微弱的信号，从而实现按键的准确控制。

 

附图说明

图1是本发明一种压电键盘的一个独立按键截面示意图；

图2是图1中按键受力后截面示意图；

图3是第二种压电键盘的一个独立按键截面示意图；

图4是图3中按键受力后截面示意图。

图5是第一种压电元件的主视图；

图6是图5俯视图；

图7是第二种压电元件的主视图；

图8是图7俯视图；

图9是第三种压电元件的主视图；

图10是图9俯视图。

 

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1：

结合图1、图2、图5和图6所示，一种压电键盘，包括上面板1，压电元件2，支撑板3和下底板4，压电元件通过引线引出，接入到外处理器中。压电键盘的每个压电元件与支撑板之间留有空隙，压电元件与支撑板之间两端固定。单个按键（即一个独立的压电元件）由单层压电陶瓷片21和基片22组成，压电陶瓷片的上表面电极和基片分别由引线241和242引出。其中压电陶瓷片为平面任意形状，选用d₃₃大于550 pC/N的锆钛酸铅压电陶瓷材料烧成和被银制备而成，基片采用金属铜、镍合金等金属材料或者附金属膜的非金属材料制成，压电陶瓷片与基片通过胶合的方式粘接。压电陶瓷片表面按压处喷涂清漆，起绝缘保护作用。上面板为柔性材料，如皮革、树脂、塑料、橡胶片或其他柔性材料，支撑板为硬质绝缘材料，如木头、PCB板等，下底板为柔性材料或者硬质材料。向下按压按键，压电元件沿着压电元件中心处发生弯曲变形，继而产生电压和电荷，引线接入到电路中，实现信号的传递和输出。

实施例2：

结合图3、图4、图5和图6所示，本发明的另一种实施方式，结构与实施例1基本相似，不同之处在于：压电元件与支撑板之间一端固定，用手按压按键时，按压压电元件的一端，压电元件一端向下弯曲变形，只要很小的按压力，其形变量较大，输出信号更强，反应更灵敏。

实施例3：

结合图1、图2、图7和图8所示，实施例3的基本结构与实施例1相同，不同之处在于：单个按键（即一个独立的压电元件）由两层压电陶瓷片21、23及基片22组成，采用两个压电陶瓷片相串联的方式胶合粘结，两压电陶瓷片位于基片的两侧，两压电陶瓷片相对面极性相同，上层压电陶瓷片的上表面电极和下层压电陶瓷片的下表面电极分别由引线241和242引出。

实施例4：

结合图1、图2、图9和图10所示，实施例4的基本结构与实施例1相同，不同之处在于：单个按键（即一个独立的压电元件）由两层压电陶瓷片21、23及基片22组成，采用两个压电陶瓷片相并联的方式胶合粘结，两压电陶瓷片位于基片的两侧，两压电陶瓷片相对面极性相反，上层压电陶瓷片的上表面电极和下层压电陶瓷片的下表面电极通过引线241引出，中间基片由引线242引出。两个并联输出电荷是两个串联的4倍，输出电荷变大，增加灵敏度。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种压电键盘，其特征在于：包括依次由上至下设置的上面板(1)，压电元件(2)，支撑板(3)和下底板(4)，所述上面板(1)为柔性面板，所述压电元件(2)固定在支撑板(3)的上方，且压电元件(2)与支撑板(3)之间设有间隙(5)，所述压电元件(2)通过引线引出，与外处理器相连。

2.根据权利要求1所述的压电键盘，其特征在于：所述压电元件(2)由单层压电陶瓷片(21)及基片(22)组成。

3.根据权利要求1所述的压电键盘，其特征在于：所述压电元件(2)由两层压电陶瓷片(21、23)和一基片(22)组成，且双层压电陶瓷片(21、23)位于基片(22)的上下两侧。

4.根据权利要求3所述的压电键盘，其特征在于：两个压电陶瓷片(21、23)串联连接，且两压电陶瓷片(21、23)相对面极性相同，压电元件(2)的上下表面电极分别由引线(241、242)引出。

5.根据权利要求3所述的压电键盘，其特征在于：两个压电陶瓷片(21、23)并联连接，且两压电陶瓷片(21、23)相对面极性相反，压电元件(2)的上下表面电极由引线(241)引出，中间基片(2)由引线(242)引出。

6.根据权利要求1所述的压电键盘，其特征在于：所述压电元件(2)与支撑板(3)之间两端固定或一端固定。

7.根据权利要求1所述的压电键盘，其特征在于：所述支撑板(3)为硬质材料制成，所述下底板(4)为柔性或硬质材料制成。

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