CN103744522B - 静电容薄膜触摸键盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开并提供了一种工艺比较简单、生产成本低、磨损率比较小、接触稳定性好的静电容薄膜触摸键盘。该静电容薄膜触摸键盘包括电容式检测芯片和静电容薄膜线路板，所述静电容薄膜线路板包括依次设置的第一薄膜线路层（1）、导电隔离层（2）、薄膜隔片层（3）以及第二薄膜线路层或PCB层（4），所述第一薄膜线路层（1）的下表面设置有第一矩阵电路和多个上触点（10），所述第二薄膜线路层或PCB层（4）的上表面设置有第二矩阵电路和多个下触点（40），所述薄膜隔片层（3）上设置有保证所述多个上触点（10）、所述多个下触点（40）与所述薄膜隔片层（3）形成电容单元的通孔（30），所述第一矩阵电路和所述第二矩阵电路均与所述电容式检测芯片电连接。

Description

静电容薄膜触摸键盘

技术领域

本发明涉及一种静电容薄膜触摸键盘。

背景技术

计算机键盘中是用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置。按照键盘的工作原理和按键方式的不同，可以划分为四种：1、机械式键盘（Mechanical) 采用类似金属接触式开关，工作原理是使触点导通或断开，具有工艺简单、噪音大、易维护的特点；2、导电橡胶式键盘（Conductive Rubber） 触点的结构是通过导电橡胶相连。键盘内部有一层凸起带电的导电橡胶，每个按键都对应一个凸起，按下时把下面的触点接通，这种类型键盘是市场由机械键盘向薄膜键盘的过渡产品；3、塑料薄膜式键盘(Membrane） 键盘内部共分三层，实现了无机械磨损，其特点是低价格、低噪音和低成本，已占领市场绝大部分份额；4、无接点静电电容式键盘（Capacitives）的特点是无磨损且密封性较好，电容式键盘是基于电容式开关的键盘，原理是通过按键改变电极间的距离产生电容量的变化，暂时形成震荡脉冲允许通过的条件，这种开关是无触点非接触式的，磨损率极小甚至可以忽略不计，也没有接触不良的隐患，具有噪音小，容易控制手感，可以制造出高质量的键盘，但工艺较机械结构复杂。现有的电容式触摸技术的按键结构一般包括底板、电容感应板以及键帽，电容感应板按照公知的各种矩阵排列方式设计好对应于既定的按键布局的电容布局之后，可以以粘固或其它公知方式平铺在底板上，然后，对应按键布局上的各个键位，在电容感应板上方设置键帽。这种结构不仅工艺比较复杂和生产成本高，而且带来了如何令用户感知触摸或压按的问题，现有技术中多利用震动功能实现触控反馈，即在用户触摸时，导通该按键，由主机软件驱动电机产生震动效果通知使用者，但这种方式耗电且效果不自然；也可以利用键帽自身的弹性特性自行回释，但显然其回释力远远不足以产生可供人体清楚感知的力反馈效果。另外，随着电脑的发展，电脑软件的更新换代与不断升级，用电脑游戏娱乐已经成为人们使用电脑必不可少的项目，现在大多数的电脑游戏中，经常会出现游戏人物边走边打斗的情形，这样就要求游戏者在按住方向键的同事还需要按住打斗等其它键才行，现有技术中的电脑键盘的按键排布均采用矩阵式排布方式，在多个按键同时按下的情况下，容易发生冲突，这给使用者带来了很大的不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺比较简单、生产成本低、磨损率比较小、接触稳定性好的静电容薄膜触摸键盘。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括电容式检测芯片和与所述电容式检测芯片电连接的静电容薄膜线路板，所述静电容薄膜线路板包括从上到下依次设置的第一薄膜线路层、导电隔离层、薄膜隔片层以及第二薄膜线路层或PCB层，所述第一薄膜线路层的下表面设置有第一矩阵电路和位于所述第一矩阵电路上的多个上触点，所述第二薄膜线路层或PCB层的上表面设置有第二矩阵电路和位于所述第二矩阵电路上的多个下触点，所述多个上触点和多个下触点的数量和位置对应设置，所述薄膜隔片层上与所述多个上触点和所述多个下触点对应处设置有通孔，以保证所述多个上触点、所述多个下触点与所述薄膜隔片层形成电容单元，所述第一矩阵电路和所述第二矩阵电路均与所述电容式检测芯片电连接。

优化的，所述电容式检测芯片上包括：

电容扫描模块，用于对所述静电容薄膜线路板上的所有电容单元进行扫描采样；

信息过滤模块，用于控制滤波延时去抖电路对所述电容扫描模块采集到的采样值进行过滤；

信息判别模块，用于控制斯密特触发器对过滤后的采样值进行比较，超过所述斯密特触发器预设最大值的则发送按键信息到键码输出模块；

键码输出模块，用于接收所述信息判别模块的按键信息并根据该按键信息确定对应的码值汇报给主机。

优化的，所述导电隔离层上设置有接地的第三矩阵电路。

优化的，所述静电容薄膜触摸键盘还包括设置在所述静电容薄膜线路板上方与所述电容单元相适配的弹性压膜体，所述弹性压膜体按下使所述多个上触点和所述多个下触点靠近形成电容单元。

优化的，所述静电容薄膜触摸键盘还包括设置底盖、设置在所述底盖上与所述底盖相连接的中板、设置在所述中板上的若干个金刚套以及卡扣设置在所述金刚套上键帽，所述静电容薄膜线路板设置在所述底盖上，所述弹性压膜体位于所述金刚套下方与所述若干个金刚套相接触。

优化的，所述若干个金刚套的底部均设置有与所述中板上凹槽相适配的限位部。

优化的，所述底盖上设有螺钉，所述螺钉穿过所述底盖与所述中板螺纹连接。

本发明的有益效果是：由于本发明包括电容式检测芯片和与所述电容式检测芯片电连接的静电容薄膜线路板，所述静电容薄膜线路板包括从上到下依次设置的第一薄膜线路层、导电隔离层、薄膜隔片层以及第二薄膜线路层或PCB层，所述第一薄膜线路层的下表面设置有第一矩阵电路和位于所述第一矩阵电路上的多个上触点，所述第二薄膜线路层或PCB层的上表面设置有第二矩阵电路和位于所述第二矩阵电路上的多个下触点，所述多个上触点和多个下触点的数量和位置对应设置，所述薄膜隔片层上与所述多个上触点和所述多个下触点对应处设置有通孔，以保证所述多个上触点、所述多个下触点与所述薄膜隔片层形成电容单元，所述第一矩阵电路和所述第二矩阵电路均与所述电容式检测芯片电连接，通过所述电容式检测芯片检测所述静电容薄膜线路板上各个电容单元，当有按键按下，排除所述第一薄膜线路层与所述第二薄膜线路层或PCB层之间的空气，ε相对介电常数的值以所述薄膜隔片层为主，同时，所述第一薄膜线路层与所述第二薄膜线路层或PCB层之间的距离变小，从而导致电容的整体变大，与现有技术相比，无需采用复杂的按键结构以及电容线路板结构，将薄膜键盘和电容键盘的优点相结合，所以本发明工艺比较简单、生产成本低、磨损率比较小、接触稳定性好。

由于所述电容式检测芯片上包括：电容扫描模块，用于对所述静电容薄膜线路板上的所有电容单元进行扫描采样；信息过滤模块，用于控制滤波延时去抖电路对所述电容扫描模块采集到的采样值进行过滤；信息判别模块，用于控制斯密特触发器对过滤后的采样值进行比较，超过所述斯密特触发器预设最大值的则发送按键信息到键码输出模块；键码输出模块，用于接收所述信息判别模块的按键信息并根据该按键信息确定对应的码值汇报给主机，通过这样的结构，结合上述的硬件结构，当有多个按键同时按下时，相互之间也不会产生信号的影响，所以本发明可实现键盘按键的全部按下无冲突。

由于所述静电容薄膜触摸键盘还包括设置在所述静电容薄膜线路板上方与所述电容单元相适配的弹性压膜体，所述弹性压膜体按下使所述多个上触点和所述多个下触点靠近形成电容单元，给键帽施加朝向所述静电容薄膜线路板的作用力，使所述弹性压膜体被压迫而积蓄弹性势能，从而提供一个反作用力给键帽并传导到用户手指，由此使得用户获得触摸按压的神经感知，所以本发明能有助于用户的打字快速输入的实现以及有助于用户确认是否已经正确触摸按键。

由于所述静电容薄膜触摸键盘还包括设置底盖、设置在所述底盖上与所述底盖相连接的中板、设置在所述中板上的若干个金刚套以及卡扣设置在所述金刚套上键帽，所述静电容薄膜线路板设置在所述底盖上，所述弹性压膜体位于所述金刚套下方与所述若干个金刚套相接触，这样的结构，可以保证金刚套或键帽损坏后，能够进行更换，无需报废整个键盘，所以本发明能节约生产成本、节省生产时间、维修方便、能节约资源。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明静电容薄膜线路板的结构示意图；

图3是本发明的原理框图；

图4是本发明的流程图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，本发明静电容薄膜触摸键盘包括设置底盖6、设置在所述底盖6上的静电容薄膜线路板和与所述底盖6相连接的中板7、设置在所述静电容薄膜线路板上且位于所述中板7之间的若干个弹性压膜体5、设置在所述中板7上的若干个金刚套8、卡扣设置在所述金刚套8上键帽9以及设置在所述中板7与所述底盖6之间的电容式检测芯片和与所述电容式检测芯片电连接的主控芯片，所述弹性压膜体5位于所述金刚套8下方与所述若干个金刚套8相接触，所述若干个金刚套8的底部均设置有与所述中板7上凹槽70相适配的限位部80，所述限位部80是为了放置所述若干个金刚套8轻易脱离所述中板7，所述底盖6上设有螺钉，所述螺钉穿过所述底盖6与所述中板7螺纹连接。

所述静电容薄膜触摸键盘包括电容式检测芯片和与所述电容式检测芯片电连接的静电容薄膜线路板，所述静电容薄膜线路板包括从上到下依次设置的第一薄膜线路层1、导电隔离层2、薄膜隔片层3以及第二薄膜线路层或PCB层4,所述第一薄膜线路层1、所述导电隔离层2、所述薄膜隔片层3以及所述第二薄膜线路层均采用PCT塑料制成，所述第一薄膜线路层1的下表面设置有第一矩阵电路和位于所述第一矩阵电路上的多个上触点10，所述第二薄膜线路层或PCB层4的上表面设置有第二矩阵电路和位于所述第二矩阵电路上的多个下触点40，所述第一矩阵电路和所述第二矩阵电路分别表示矩阵列的行线和列线，所述多个上触点10和多个下触点40的数量和位置对应设置，所述薄膜隔片层3上与所述多个上触点10和所述多个下触点40对应处设置有通孔30，当所述弹性压膜体5按下使所述多个上触点10和所述多个下触点40靠近并与所述薄膜隔片层3形成电容单元，所述第一矩阵电路和所述第二矩阵电路均与所述电容式检测芯片电连接，所述导电隔离层2上设置有接地的第三矩阵电路。所述电容式检测芯片上包括：电容扫描模块，用于对所述静电容薄膜线路板上的所有电容单元进行扫描采样；信息过滤模块，用于控制滤波延时去抖电路对所述电容扫描模块采集到的采样值进行过滤；信息判别模块，用于控制斯密特触发器对过滤后的采样值进行比较，超过所述斯密特触发器预设最大值的则发送按键信息到键码输出模块； 键码输出模块，用于接收所述信息判别模块的按键信息并根据该按键信息确定对应的码值汇报给主机。

本发明的工作原理为：

a.主机与主控芯片通过通讯接口连通并初始化；

b.所述电容式检测芯片的电容扫描模块对所述静电容薄膜线路板上的所有电容单元进行扫描采样；

c.所述信息过滤模块滤波延时去抖电路对所述电容扫描模块采集到的采样值进行过滤，该过滤方式包括平均值滤波、IIR滤波和Jitter滤波；

d.信息判别模块控制斯密特触发器对过滤后的采样值进行比较，超过所述斯密特触发器预设最大值的则发送按键信息到键码输出模块，低于所述斯密特触发器的最大值则回到所述步骤b，而低于所述斯密特触发器预设的最小值则发送按键抬起信息到所述主机；

e.键码输出模块接收所述信息判别模块的按键信息并根据该按键信息确定对应的码值汇报给主机。

本发明可广泛应用于静电容薄膜触摸键盘领域。

Claims (5)

1.一种静电容薄膜触摸键盘，其特征在于：所述静电容薄膜触摸键盘包括电容式检测芯片和与所述电容式检测芯片电连接的静电容薄膜线路板，所述静电容薄膜线路板包括从上到下依次设置的第一薄膜线路层（1）、导电隔离层（2）、薄膜隔片层（3）以及第二薄膜线路层或PCB层（4），所述第一薄膜线路层（1）的下表面设置有第一矩阵电路和位于所述第一矩阵电路上的多个上触点（10），所述第二薄膜线路层或PCB层（4）的上表面设置有第二矩阵电路和位于所述第二矩阵电路上的多个下触点（40），所述多个上触点（10）和多个下触点（40）的数量和位置对应设置，所述薄膜隔片层（3）上与所述多个上触点（10）和所述多个下触点（40）对应处设置有通孔（30），以保证所述多个上触点（10）、所述多个下触点（40）与所述薄膜隔片层（3）形成电容单元，所述第一矩阵电路和所述第二矩阵电路均与所述电容式检测芯片电连接；所述静电容薄膜触摸键盘还包括设置在所述静电容薄膜线路板上方与所述电容单元相适配的弹性压膜体（5），所述弹性压膜体（5）按下使所述多个上触点（10）和所述多个下触点（40）靠近形成电容单元；所述静电容薄膜触摸键盘还包括设置底盖（6）、设置在所述底盖（6）上与所述底盖（6）相连接的中板（7）、设置在所述中板（7）上的若干个金刚套（8）以及卡扣设置在若干所述金刚套（8）上的键帽（9），所述静电容薄膜线路板设置在所述底盖（6）上，所述弹性压膜体（5）位于若干所述金刚套（8）下方与所述若干个金刚套（8）相接触。

2.根据权利要求1所述的静电容薄膜触摸键盘，其特征在于：所述电容式检测芯片上包括：

电容扫描模块，用于对所述静电容薄膜线路板上的所有电容单元进行扫描采样；

信息过滤模块，用于控制滤波延时去抖电路对所述电容扫描模块采集到的采样值进行过滤；

信息判别模块，用于控制斯密特触发器对过滤后的采样值进行比较，超过所述斯密特触发器预设最大值的则发送按键信息到键码输出模块；

键码输出模块，用于接收所述信息判别模块的按键信息并根据该按键信息确定对应的码值汇报给主机。

3.根据权利要求1所述的静电容薄膜触摸键盘，其特征在于：所述导电隔离层（2）上设置有接地的第三矩阵电路。

4.根据权利要求1所述的静电容薄膜触摸键盘，其特征在于：所述若干个金刚套（8）的底部均设置有与所述中板（7）上凹槽（70）相适配的限位部（80）。

5.根据权利要求1所述的静电容薄膜触摸键盘，其特征在于：所述底盖（6）上设有螺钉，所述螺钉穿过所述底盖（6）与所述中板（7）螺纹连接。