CN105811955A - 基于摩擦起电的智能按键、智能键盘和触摸笔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于摩擦起电的智能按键和键盘，智能按键包括传感部件，所述传感部件包括：绝缘层、分别贴合在绝缘层上下表面的上电极层和下电极层、贴合在上电极层上的触摸层，触摸层被敲击物接触，上电极层和下电极层之间产生电信号；其中，触摸层的材料与所述敲击物的材料表面得失电子能力不同。相应的，本发明还提供一种与智能按键和键盘配合使用的触摸笔，触摸笔触头的材料与所述触摸层的材料存在得失电子能力差异。敲击键盘的机械能可以通过传感部件直接转变为电信号，可以用于驱动无线发射装置，实现键盘的报警。在键盘按键中设置电阻，通过电阻连的输出端，可以实现键盘击键位置的定位，以及击键模式的识别。

Description

基于摩擦起电的智能按键、智能键盘和触摸笔

技术领域

本发明涉及一种电子器件，特别涉及一种可以识别敲击者的智能按键和键盘。

背景技术

键盘，作为计算机系统中不可或缺的部分，是人机交互的关键部件，比如信息的存储，读取，银行账单管理，账单支付，个人通信，键盘是必不可少的的工具。计算机信息被侵犯将会打乱人们的正常生活，扰乱商业秩序，甚至危及国家安全。传统的计算机系统的安全依赖于口令、密码等等，但是这些保护措施都是非常有限的，因为他人很容易非法获得口令，即可破解计算机系统的安全防护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将手指敲击键盘的机械力转换成电学信号的键盘，达到识别按键者身份的目的。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于摩擦起电的智能按键，包括：包括传感部件，所述传感部件包括：

绝缘层；

分别贴合在所述绝缘层上下表面的上电极层和下电极层；

贴合在所述上电极层上的触摸层；

所述触摸层被敲击物接触，所述上电极层和下电极层之间产生电信号；其中，所述触摸层的材料与所述敲击物的材料表面得失电子能力不同。

优选的，所述触摸层为单层的薄层或薄膜，厚度为100nm-1mm。

优选的，所述厚度为500nm-800μm。

优选的，所述触摸层为绝缘材料或者半导体材料。

优选的，所述绝缘层和所述触摸层的材料为下列材料中的一种或者几种:聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、再生纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、酚醛树脂薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)薄膜或聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。

优选的，所述触摸层的上表面全部或部分设置微纳结构。

优选的，所述微纳结构选自纳米线、纳米颗粒、纳米棒、纳米管、纳米花，以及由上述结构组成的阵列。

优选的，所述微纳结构为纳米线、微米线、纳米颗粒、纳米棒、微米棒、纳米管、微米管、纳米花，以及由这些结构组成的阵列，所述阵列中每个单元的尺寸为10nm-50μm。

优选的，所述绝缘层的厚度范围为20微米到1毫米。

优选的，所述上电极层和/或下电极层为金属、合金、导电氧化物和有机物导体。

优选的，所述金属为金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒；所述合金为选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬和硒中的一种或多种所形成的合金，所述导电氧化物为氧化铟锡ITO；所述有机物导体为自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺和/或聚噻吩。

优选的，所述上电极层和/或下电极层为平板、薄片或薄膜，所述薄膜的厚度为10nm-5mm。

优选的，所述上电极层和下电极层之间通过信号检测元件或者电阻连接。

优选的，所述传感部件的触摸层、上电极层、绝缘层和下电极层采用柔性或者硬性材料。

优选的，所述传感部件的触摸层、上电极层、绝缘层和下电极层均采用透明材料。

优选的，包括按键本体和传感部件，所述传感部件设置在按键本体的表面。

优选的，所述按键还包括储能部件，所述储能部件连接在所述传感部件的上电极层和下电极层之间。

优选的，所述储能部件包括整流元件和电容，所述上电极层和下电极层连接在所述整流元件的输入端，所述整流元件的输出端连接至所述电容。

本发明还提供一种智能键盘，包括多个上述任一项所述的智能按键，多个所述按键尺寸相同或者不同。

优选的，多个所述智能按键的触摸层互相连接在一起；或者，多个所述智能按键的触摸层互相独立。

优选的，多个所述智能按键的绝缘层互相连接在一起。

优选的，每个所述按键的上电极层和下电极层之间分别连接一个电阻，每个电阻与每个智能按键的下电极层连接的一端均连接至一个公共的接地端，每个电阻的另一端分别连接至一个信号输出端。

优选的，每个所述按键连接的电阻的阻值相同或者不同；所述电阻的阻值大于1兆欧。

相应的，本发明还提供一种触摸笔，与上述任一项所述的智能按键或者智能键盘配合使用，所述触摸笔包括触点，并且触点的材料与所述触摸层材料的得失电子能力不同。

优选的，所述触点材料为绝缘体、半导体或导体。

优选的，所述绝缘体为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯或聚异丁烯。

优选的，所述触点与所述触摸层相接触的表面尺寸小于或基本等于所述传感部件中触摸层的尺寸。

与现有技术相比，本发明提供的按键和键盘具有下列优点：

本发明公开了一种基于摩擦的身份识别的智能键盘，该器件依赖人的手指皮肤或者触摸笔跟键盘中传感部件的触摸层表面的接触起电，能够将敲击键盘的机械力转换成电学信号，从而可以实现：

1、自报警的智能键盘，只要轻触键盘，接触起电所产生的电学信号，将会触发一个报警系统，从而实现键盘的智能报警，可以有效防止未被授权的计算机等的侵入。

2、通过检测电学信号，还可以定位击键的位置，从而实现输入字符的跟踪和记录。

3、击键产生的电学信号是一个时间序列函数，这些电学信号包括了击键的时间信息，击键的方式，力度信息，人体的生物电信息，甚至还跟个人手指皮肤的粗糙，疤痕等等有关，可以将手指在智能键盘上的击键产生的电学信号作为每个人的击键模式，从而达到识别的效果。

4、可以将击键产生的电学信号作为电能存储起来，从而实现对击键机械能的收集，达到一个自供电的无线键盘的目的，或者用来延长无线键盘，鼠标，或者电脑的其他附件的使用时间。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于显示出本发明的主旨。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1为本发明智能按键的结构示意图；

图2为本发明智能按键的工作原理示意图；

图3为本发明智能键盘的结构示意图；

图4为本发明的智能键盘中按键的触摸层连接在一起的结构示意图；

图5为本发明的智能键盘具有定位敲击按键功能的电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。

现有的计算机系统的安全依赖于口令，密码等方式，这些保护措施都是非常有限的。本发明的技术方案是在键盘的按键上设置传感部件，通过手指等与传感部件的接触后离开，手指表面带有的电荷的静电感应作用，使传感部件中两个电极层中的电荷通过检测元件流动。当一个非法的按键操作出现在智能按键上的时候，击键所产生的电学信号可以触发一个无线警报系统，从而实现自报警功能，形成一个按键的自报警系统。

为使本发明的技术方案更清楚，下面结合附图详细介绍本发明的实施例。

实施例一：

图1所示为本发明基于摩擦起电的智能按键的一种典型结构，包括传感部件，所述传感部件包括：绝缘层3、分别贴合在绝缘层3上下表面的上电极层2和下电极层3、贴合在上电极层2上的触摸层1。触摸层1被敲击物接触，上电极层2和下电极层4之间产生电信号，可以通过连接在上电极层2和下电极层4之间的检测元件5检测；其中，触摸层1的材料与所述敲击物的材料表面得失电子能力不同。

这里所述的敲击物可以为手指或者天然乳胶手套等可以摩擦起电的材料。检测元件可以是电流检测元件或者报警元件。

本实施例中智能按键的工作原理见图2，当人的手指接触到触摸层1的表面，以触摸层1的材料为FEP(氟乙烯丙烯共聚物，Fluorinatedethylenepropylene)薄膜为例，由于手指与触摸层FEP的得失电子能力不同，电荷的转移将会在接触界面发生，电子从人的手指皮肤注入到触摸层FEP表面，从而使得人的手指皮肤带正电，触摸层FEP呈负电。当人的手指皮肤移开触摸层FEP表面的时候，负电的FEP将会诱导出正的电荷在上电极上2，负电荷在下电极层4上，见图2a。当一个击键出现的时候，带正电的人手指接近按键的时候，上电极层2被诱导的正电荷会受到手指皮肤上的正电荷的排斥，从而使得自由电子从下电极层4流向上电极层2，见图2b，直到手指皮肤跟按键完全接触，见图2c，上电极层2和下电极层4之间无电子流动。当手指移开的时候，自由电子将会反向从上电极层2流向下电极层4，见图2d。这就是一个周期的电流产生的过程。

基于人的手指皮肤跟按键的传感部件的触摸层的接触起电而产生的电信号，检测元件5采用报警信号发射元件，当一个非法的按键操作出现在智能按键上的时候，击键所产生的电学信号通过报警信号发射元件发出，可以触发一个无线警报系统，形成一个自报警系统。

触摸层1的材料可以为绝缘材料或者半导体材料，优选为聚合物绝缘体材料，以下聚合物材料均可用于本发明的触摸层1中，聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、再生纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、酚醛树脂薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)薄膜或聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。限于篇幅的原因，并不能对所有可能的材料进行穷举，此处仅列出几种具体的聚合物材料从人们参考，但是显然这些具体的材料并不能成为本发明保护范围的限制性因素，因为在发明的启示下，本领域的技术人员根据这些材料所具有的摩擦电特性很容易选择其他类似的材料。

通过实验发现，当触摸层1的材料与触摸动作的施加者之间得电子能力相差越大时，传感部件输出的电信号越强，所以，当敲击动作的施加者材料可以确定的情况下，可以根据上面列出的顺序选择合适的聚合物材料作为触摸层1，以获得最佳的电信号输出性能。

为了提高传感部件的输出性能，优选在触摸层1的上表面，即没有设置上电极层2的表面，全部或部分设置微纳结构，以增加触摸层1和敲击动作施加者的有效接触面积，提高二者的表面电荷密度，该微纳结构优选为纳米线、微米线、纳米颗粒、纳米棒、微米棒、纳米管、微米管、纳米花，以及由这些结构组成的阵列，特别是由纳米线、纳米管或纳米棒组成的纳米阵列。该阵列可以是通过光刻蚀等方法制备的线状、立方体、或者四棱锥形状的阵列，阵列中每个微纳结构单元的尺寸在纳米到微米量级，优选为10nm-50μm，更优选为50nm-10μm，具体微微纳结构的单元尺寸、形状不应该限制本发明的范围。实验中，在触摸层FEP薄膜表面制作一层高分子纳米线，将触摸层的表面做成超憎水表面。实验测试表面，这个表面接触角高达160度，此按键的表面可以有效防止手指表面的汗液对电学信号的输出影响。

触摸层1可以为单层的薄层或薄膜，厚度在100nm-1mm之间，优选500nm-800μm，更优选2μm-100μm。可以使用市售的薄膜，也可以通过旋涂等方法制备。

敲击动作施加者一般为手或触摸笔(例如天然乳胶手套)等，其中手指的皮肤在干燥时可能呈绝缘状态，在潮湿的条件下可能为导体。但是，无论在任何状态下，与非皮肤的触摸层1材料相比，得失电子能力都具有较大差异，因此由其施加的敲击动作都会产生明显的信号输出。如果使用触摸笔，则需要注意触摸笔与触摸层2相接触的触点材料应与触摸层1的材料不同，最好二者的得失电子能力有较大区别，以便使传感器更为灵敏。但是并不限定触摸笔2的触点材料必须为导体、半导体或绝缘体，因为在这几类材料中均存在与触摸层1材料的得失电子能力差异较大的材料，而且还要根据触摸层1材料的改变来做调整。例如，触摸层1为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，触摸笔的触点材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯和聚异丁烯等。在本发明已经给出了触摸层1与触摸笔触点材料之间的作用原理以及选材原则的基础上，本领域的技术人员很容易通过简单的实验来具体确定二者的材料种类。因此，对敲击动作施加者触点材料的选择都属于本发明的保护范围。另外，触摸笔与触摸层的接触面积的大小对传感单元电信号有影响，优选的，所述触点与触摸层1相接触的表面尺寸小于或基本等于所述传感部件中触摸层1的尺寸。

绝缘层3的作用是将上电极层2和下电极层4之间进行隔离和绝缘，可以采用绝缘材料，可以为柔性或者硬性材料，优选为柔性材料。绝缘层的厚度范围可以为20微米到1毫米。绝缘层的材料可以为无机绝缘材料，也可以采用聚合物绝缘材料，上述触摸层材料可以选择的绝缘体材料均可以作为绝缘层3的材料。

上电极层2和下电极层4由导电材料构成，所述的导电材料可选自金属、铟锡氧化物、有机物导体或掺杂的半导体，上电极层2和下电极层4可以为平板、薄片或薄膜，其中薄膜厚度的可选范围为10nm-5mm，优选为50nm-1mm，优选为100nm-100μm。本领域常用的材料为：金属，包括金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒；由选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬和硒中的一种或多种所形成的合金；导电氧化物，例如氧化铟锡ITO；有机物导体一般为导电高分子，包括自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺和/或聚噻吩。上电极层2和下电极层4可通过直接贴合或沉积等常规方式设置在触摸层1的上下表面，以形成紧密接触。

本发明并不限定触摸层1、上电极层2、绝缘层3和下电极层4必须是硬质材料，也可以选择柔性材料，因为材料的硬度对敲击动作的感知和电信号的输出效果并没有明显影响。如需触摸层的上表面维持平面，还可以通过其他部件的支撑来实现。因此，本领域的技术人员可以根据实际情况来选择触摸层1、上电极层2、绝缘层3和下电极层4的材料硬度。

传感单元中，上电极层2和下电极层4形成电连接是本发明按键正常工作的关键，上电极层2和下电极层4之间既可以直接通过信号检测元件或者电阻5实现，也可以通过电阻和信号检测元件并联后连接在上电极层2和下电极层4之间实现电连接。电阻和信号监测元件的电阻值对输出电压的影响较大，如果电阻值较大，则分配在负载和信号监测元件上的电压就增大。一般选择其电阻值为1MΩ-200MΩ，优选10MΩ-100MΩ。

本实施例提供的智能按键，可以单独作为一个按键使用，敲击时产生的电信号作为按键指令，控制电脑等装置。本实施例的智能按键，不需要设置弹簧结构等机械结构，使按键的结构更加紧凑。

智能按键中，可以包括现有的按键作为按键本体，传感部件贴合在现有的按键本体上形成本发明的智能按键。优选的，触摸层1、上电极层2、绝缘层3和下电极层4可以均采用透明材料，不影响键盘上的图案等标记。

实施例二：

本实施例中，采用实施例一中的智能按键，形成智能键盘，参见图3，包括多个智能按键K1、K2、K3…Kn，按照键盘的排列规则进行排布，形成需要的智能键盘。每个智能按键单独连接一个信号检测元件51、52、53…5n，当键盘中任何一个按键被手指敲击时，信号检测元件会检测到电信号。多个智能按键K1、K2、K3…Kn的触摸层1可以互相独立，见图3，也可以互相连接在一起，见图4。

每个按键的尺寸可以相同，也可以不同。

在其他实施例中，多个智能按键的绝缘层3也可以互相连接在一起。

同样的，本实施例的智能键盘，可以单独作为键盘使用，也可以贴合在现有键盘本体上结合使用。

实施例三：

本实施例的智能键盘除可以作为键盘外，击键所产生的电学信号还可以作为定位信号，用于定位敲击按键。如附图5所示，包括若干个智能按键K1、K2、K3…，每个按键的上电极层2和下电极层4之间分别连接一个1兆欧的电阻R，每个电阻R与每个智能按键的下电极层4连接的一端均连接至一个公共的接地端，每个电阻R的另一端分别连接至一个信号输出端A1、A2、A3…。这样每一次击键都可以在输出端被独立的识别，通过Labview的编程设定，从而进一步实现了输入的追踪和识别。

另外，由于输出端检测到的这个电学信号，跟击键者的击键节奏，击键习惯，手指的尺寸，个人的生物电的大小等等都有关系。因此，这个击键信号不仅可以记录击键过程中的时间因素，而且还可以定量的表征击键过程中的具体的动态变化信息。从而，在击键者的最习惯的击键方式下，对某一个字符串的输入，所得的电学信号应该是唯一的，并且可以用来代表并且区分击键者。

每个智能按键的上下电极层之间连接的电阻可以相同，也可以不同。为了使输出端的信号稳定，电阻的阻值可以大于1兆欧，优选为1兆欧至200兆欧。

本实施例的智能键盘通过以下步骤制备：首先，通过物理气相沉积的方法在绝缘层PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯，Polyethyleneterephthalate)基板两侧镀上ITO上下电极层；然后，通过激光切割的方法，将绝缘层PET基板切割成键盘的形状，同时也可以依靠激光切割机将按键之间的ITO选择性的刻蚀掉，从而形成一定的电气连接，达到每个按键都是可以独立并且可以定位的目的；最后将触摸层FEP薄膜贴到已经加工好的绝缘层PET基板上，并将每个按键的两个电极层与一个电阻连接，将所有按键的下电极层电连接在一起，形成智能键盘。

本实施例的智能键盘可以随意加工成任何商用键盘的外形，跟商用键盘联合起来使用，从而形成一个智能键盘系统。

在上述技术方案中的智能键盘，除了依靠激光切割机，还可以通过浇筑或3D打印直接成型。智能键盘中的按键既可以连接成一整块柔性键盘，也可以独立开来，或者局部使用在键盘上。

当手指在智能键盘上操作的时候，实验中，随机的从人群中选择了104个人，年龄分布从14岁到69岁，男性或者女性来自不同的国家，让他们在智能键盘上按照自己最熟悉的方式连续输入“touch”这个单词4次。以此，一共收集到了104份击键模式。将这104份击键模式，对等分成52份真实用户的击键模式，52份侵入者的击键模式，从而获得误拒率和拒识率跟设定的阈值的关系。经过计算，这种手指跟按键的接触起电所形成的击键模式来进行识别击键者的智能键盘，在阈值为0.37时，可以达到错误发生率低达1.34％。

实施例四：

本实施例提供的智能按键或者键盘，可以实现击键机械能转换成电能存贮起来。

在实施例一的智能按键或者实施例二的智能键盘中，设置储能部件，将传感部件的上电极层和下电极层之间连接储能部件，将产生的电能储存在储能部件中。储能部件可以为电容，特别是超级电容。

由于在敲击按键过程中，在上下电极层之间形成的是交流电信号，储能部件中还可以包括整流元件，上下电极层连接在整流元件的输入端，整流元件的输出端连接至电容。

实验中检测到上下电极层之间的开路电压可到26.8伏特，短路电流可以达到23.5微安。敲击按键时，在9兆欧的匹配阻抗下获得瞬时最大功率为69.6微瓦每平方厘米。

当连续的敲打智能键盘的时候，键盘的电能输出跟击键的速度成正比。此时，将击键机械能转换得来的电能存储在一个电容里面。当击键的速度为350字符每分钟的时候，充电速率可以达到0.019伏特每秒。并且，我们特地通过运动使得双手汗湿，输出的电学信号不会有明显的衰减。

本发明提供的智能按键和智能键盘，不仅限制于电脑键盘，任何需要按键的器件都可以适用，如ATM取款机的键盘、钢琴的按键、收银机的按键都可使用本发明提供的智能按键和键盘。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (27)

1.基于摩擦起电的智能按键，其特征在于，包括传感部件，所述传感部件包括：

绝缘层；

分别贴合在所述绝缘层上下表面的上电极层和下电极层；

贴合在所述上电极层上的触摸层；

所述触摸层被敲击物接触，所述上电极层和下电极层之间产生电信号；其中，所述触摸层的材料与所述敲击物的材料表面得失电子能力不同。

2.如权利要求1所述的智能按键，其特征在于，所述触摸层为单层的薄层或薄膜，厚度为100nm-1mm。

3.如权利要求2所述的智能按键，其特征在于，所述厚度为500nm-800μm。

4.如权利要求1-3任一项所述的智能按键，其特征在于，所述触摸层为绝缘材料或者半导体材料。

5.如权利要求1-4任一项所述的智能按键，其特征在于，所述绝缘层和所述触摸层的材料为下列材料中的一种或者几种:聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、再生纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、酚醛树脂薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)薄膜或聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。

6.如权利要求1-5任一项所述的智能按键，其特征在于，所述触摸层的上表面全部或部分设置微纳结构。

7.如权利要求6所述的智能按键，其特征在于，所述微纳结构选自纳米线、纳米颗粒、纳米棒、纳米管、纳米花，以及由上述结构组成的阵列。

8.如权利要求7所述的智能按键，其特征在于，所述微纳结构为纳米线、微米线、纳米颗粒、纳米棒、微米棒、纳米管、微米管、纳米花，以及由这些结构组成的阵列，所述阵列中每个单元的尺寸为10nm-50μm。

9.如权利要求1-8任一项所述的智能按键，其特征在于，所述绝缘层的厚度范围为20微米到1毫米。

10.如权利要求1-9任一项所述的智能按键，其特征在于，所述上电极层和/或下电极层为金属、合金、导电氧化物和有机物导体。

11.如权利要求10所述的智能按键，其特征在于，所述金属为金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒；所述合金为选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬和硒中的一种或多种所形成的合金，所述导电氧化物为氧化铟锡ITO；所述有机物导体为自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺和/或聚噻吩。

12.如权利要求1-11任一项所述的智能按键，其特征在于，所述上电极层和/或下电极层为平板、薄片或薄膜，所述薄膜的厚度为10nm-5mm。

13.如权利要求1-12任一项所述的智能按键，其特征在于，所述上电极层和下电极层之间通过信号检测元件或者电阻连接。

14.如权利要求1-13任一项所述的智能按键，其特征在于，所述传感部件的触摸层、上电极层、绝缘层和下电极层采用柔性或者硬性材料。

15.如权利要求1-14任一项所述的智能按键，其特征在于，所述传感部件的触摸层、上电极层、绝缘层和下电极层均采用透明材料。

16.如权利要求1-15任一项所述的智能按键，其特征在于，包括按键本体和传感部件，所述传感部件设置在按键本体的表面。

17.如权利要求1-16任一项所述的智能按键，其特征在于，所述按键还包括储能部件，所述储能部件连接在所述传感部件的上电极层和下电极层之间。

18.如权利要求17所述的智能按键，其特征在于，所述储能部件包括整流元件和电容，所述上电极层和下电极层连接在所述整流元件的输入端，所述整流元件的输出端连接至所述电容。

19.一种智能键盘，其特征在于，包括多个权利要求1-18任一项所述的智能按键，多个所述按键尺寸相同或者不同。

20.如权利要求19所述的智能键盘，其特征在于，多个所述智能按键的触摸层互相连接在一起；或者，多个所述智能按键的触摸层互相独立。

21.如权利要求19或20所述的智能键盘，其特征在于，多个所述智能按键的绝缘层互相连接在一起。

22.如权利要求19-21任一项所述的智能键盘，其特征在于，每个所述按键的上电极层和下电极层之间分别连接一个电阻，每个电阻与每个智能按键的下电极层连接的一端均连接至一个公共的接地端，每个电阻的另一端分别连接至一个信号输出端。

23.如权利要求22所述的智能键盘，其特征在于，每个所述按键连接的电阻的阻值相同或者不同；所述电阻的阻值大于1兆欧。

24.一种触摸笔，与权利要求1-18任一项所述的智能按键，或者与权利要求19-23任一项所述的智能键盘配合使用，其特征在于，所述触摸笔包括触点，并且触点的材料与所述触摸层材料的得失电子能力不同。

25.如权利要求24所述的触摸笔，其特征在于，所述触点材料为绝缘体、半导体或导体。

26.如权利要求25所述的触摸笔，其特征在于，所述绝缘体为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯或聚异丁烯。

27.如权利要求24-26任一项所述的触摸笔，其特征在于，所述触点与所述触摸层相接触的表面尺寸小于或基本等于所述传感部件中触摸层的尺寸。