CN107359059A - 一种按键、控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种按键、控制装置以及控制方法。其中，本发明提供的按键中，可以通过位于键帽和底座之间的支架组件，改变键帽中第一电极层和底座中第二电极层之间的第一间距，使键帽和底座之间的电容发生变化，进而确定垂直方向的触控位置。使得对按键触控位置识别的维度从现有技术中的二维拓展到三维，有效扩展了单个按键所能实现的控制功能。

Description

一种按键、控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及终端技术领域，特别是涉及一种按键、控制装置以及控制方法。

背景技术

现有终端，经常使用如机械式键盘、导航键、音量键等的机械式按键。随着技术发展，出现触摸按键，即用户只需要触摸特定位置即可以实现某些操作。

但是现有技术中的触摸按键只能对按键表面的二维位置进行识别，从而限制了单个按键所能实现的控制功能。

发明内容

本发明实施例提供一种按键、控制装置以及控制方法，已解决按键对位置识别的维度受限导致单个按键所能实现的控制功能不足的问题。

一方面，提供了一种按键，包括键帽、底座和支架组件；

所述键帽，包括第一电极层；所述底座，包括第二电极层；所述第一电极层和所述第二电极层位于相对的两表面上；

所述支架组件，位于所述键帽和所述底座之间，分别与所述键帽和所述底座连接，用于在外力作用下改变所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距，以改变所述第一电极层与所述第二电极层之间的电容，并在外力消失时，恢复所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距。

进一步地，所述键帽，还包括第一基板和第二基板，所述第一电极层位于所述第一基板和所述第二基板之间；所述底座，还包括第三基板和第四基板，所述第二电极层位于所述第三基板和所述第四基板之间；所述支架组件，分别与所述键帽的第二基板和所述底座的第三基板连接。

进一步地，所述支架组件包括两侧支架组和转轴，其中，每侧支架组包括至少三根支架；所述两侧支架组的一端连接转轴，另一端连接所述第二基板和所述第三基板，所述两侧支架组与对应基板的连接点均匀地分布在对应基板表面。

进一步地，所述两侧支架组在分别与所述第二基板和所述第三基板的连接处，设有滑动导轨；所述至少三根支架中每两根支架之间通过弹簧连接，所述弹簧用于在所述外力消失后，通过拉动所述至少三根支架沿所述滑动导轨移动，恢复所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距。

进一步地，所述第二基板和/或所述第三基板分别通过弹簧与所述至少三根支架一一连接，所述弹簧用于在所述外力消失后，恢复所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距。

进一步地，所述支架组件包括至少两组支架，每组支架垂直连接于所述第二基板和所述第三基板之间；所述第二基板和所述第三基板在与所述至少两组支架连接处，设有滑动导轨；所述每组支架包括两根支架，所述两根支架交叉放置并在交叠部位设有转轴；所述两根支架之间通过弹簧连接，所述弹簧用于在所述外力消失后，通过拉动所述两根支架沿所述滑动导轨移动，恢复所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距。

另一方面，还提供了一种控制装置，包括：触控侦测芯片，以及上述的按键；其中，所述触控侦测芯片与所述第一电极层和所述第二电极层电连接，用于检测按键结构中各位置的电容值，并根据所述各位置的电容值确定触控位置；所述第一电极层包括至少一条第一方向的电极，所述第二电极层包括至少一条第二方向的电极，所述第一方向与所述第二方向呈预设夹角。

进一步地，所述触控侦测芯片，用于获取所述第一电极层和所述第二电极层的各投影相交区域的电容值，并依据所述各投影相交区域的电容值的差异，确定键帽所在平面上的触控位置，以及依据所述键帽所在平面上的触控位置处的电容值的强度，确定垂直方向的触控位置。

进一步地，所述触控侦测芯片，还用于当手指靠近所述第一基板上方区域时，获取所述手指与所述第一电极层之间的电容值，并依据所述手指与所述第一电极层之间的电容值的强度，确定所述手指在所述第一基板上方所处的位置。

另一方面，还提供了一种控制方法，包括：

通过触控侦测芯片，获取按键结构中各位置的电容值；

根据所述各位置的电容值，确定键帽所在平面上的触控位置；

根据所述触控位置处的电容值强度，确定垂直方向的触控位置；

其中，不同的触控位置分别对应不同的控制指令。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明提供了一种按键、控制装置以及控制方法，在本发明提供的按键中，可以通过支架组件改变第一电极层和第二电极层之间的第一间距，使键帽和底座之间的电容发生变化，进而确定垂直方向的触控位置。使得对按键触控位置识别的维度从现有技术中的二维拓展到三维，有效扩展了单个按键所能实现的控制功能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种按键的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种按键在外力作用下的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种按键的剖面结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种支架组件的俯视示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种支架组件的俯视示意图；

图6是本发明实施例提供的又一种支架组件的立体结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种电极排布示意图；

图8是本发明实施例提供的一种控制方法的流程图；

图9是本发明实施例提供的一种平面控制区域划分示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种按键的剖面结构示意图，参照图2，示出了本发明实施例提供的一种按键在外力作用下的剖面结构示意图。

参考图1和图2可知，本发明实施例提供的按键包括：键帽11、底座12和支架组件13。其中，键帽11包括第一电极层111，底座12包括与该第一电极层111相对的第二电极层121。支架组件13，位于键帽11和底座12之间，分别与键帽11和底座12连接，用于在外力作用下改变第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距，以改变第一电极层111与第二电极层121之间的电容，并在外力消失时，恢复第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距。

为了更加便于理解本发明实施例，下面将就支架组件13可在外力作用下改变第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距这一结构，进行简要的介绍：

支架组件13位于键帽11和底座12之间，通常由支架、弹簧、转轴等部件构成。如图1所示，在无外力作用的情况下，该支架组件13可以支撑键帽11，保持第一电极层111和第二电极层121之间的第一间距。如图2所示，在有外力作用的情况下，例如，当用户手指向下按压键帽11时，该支架组件13可以在外力作用下发生形变，从而改变第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距，其中该形变可以是支架绕转轴移动产生的。当外力消失时，可以利用支架组件13中弹簧的回复力，使支架组件13恢复为无外力作用时的形状，从而恢复第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距。

当第一电极层111和第二电极层121之间的第一间距发生变化时，第一电极层111和第二电极层121之间的电容也将随之变化，因此，可以通过检测第一电极层111和第二电极层121之间的电容，确定第一电极层111和第二电极层121之间的第一间距，进而确定键帽11所在的位置。从而可以对用户触控该按键时的垂直方向触控位置继续识别，进而可以丰富单个按键对应的控制指令。

综上所述，本发明实施例提供的按键中，可以通过位于键帽11和底座12之间的支架组件13，改变键帽11中第一电极层111和底座12中第二电极层121之间的第一间距，使键帽11和底座12之间的电容发生变化，进而确定垂直方向的触控位置。使得对按键触控位置识别的维度从现有技术中的二维拓展到三维，有效扩展了单个按键所能实现的控制功能。

在上一实施例提供的按键的基础上，参照图3，示出了本发明实施例提供的另一种按键的剖面结构示意图，该键帽11还包括第一基板112和第二基板113，其中，第一电极层111位于该第一基板112和第二基板113之间。底座12还包括第三基板122和第四基板123，其中，第二电极层121位于该第三基板122和第四基板123之间。支架组件13分别与键帽11的第二基板113和底座12的第三基板122连接。

在实际应用中，第一基板112、第二基板113、第三基板122和第四基板123均可以由玻璃、树脂等绝缘材料制成，其中，第一基板112和第二基板113可以用于保护第一电极层111，第三基板122和第四基板123可以用于保护第二电极层121。

针对支架组件13，可以涉及多种可能的实现方式，下面针对其中三种可能的实现方式，分别进行详细介绍。

参照图4，示出了本发明实施例提供的一种支架组件的俯视示意图。作为一种可能的实现方式，如图4所示，该支架组件包括两侧支架组和转轴1331，其中，每侧支架组包括至少三根支架1311。两侧支架组的一端连接转轴1331，另一端连接第二基板113和第三基板122，两侧支架组与对应基板的连接点均匀地分布在对应基板表面，以保证键帽11可以平稳地上下移动。例如，每侧支架组可以由四根支架1311构成，两侧支架组共八根支架1311的一端通过一转轴1331连接，每侧的四根支架1311与对应基板的连接点均匀地分布在对应基板表面，各连接点可以为矩形的四个端点。

具体的，两侧支架组与对应基板的连接方式可以为：每侧支架组中各支架1311的一端直接与对应基板连接，例如，靠近第二基板113一侧的支架组中各支架1311的一端直接与第二基板113连接，靠近第三基板122一侧的支架组中各支架1311的一端直接与第三基板122连接，靠近第二基板113一侧的支架组的另一端和靠近第三基板122一侧的支架组的另一端，共同连接于一转轴1331，且可在外力作用下绕该转轴1331转动。每侧支架组包括的至少三根支架1311中，相邻两根支架1311之间通过弹簧1321连接，其中，该弹簧1321用于在外力消失后，通过拉动对应支架组的至少三根支架1311沿滑动导轨14移动，恢复第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距。两侧支架组在分别与第二基板113和第三基板122的连接处设有滑动导轨14。当支架1311在外力作用下绕转轴1331转动的同时，各支架1311与对应基板连接的一端可以沿该滑动导轨14移动。当外力消失时，各支架1311与对应基板连接的一端可以在弹簧1321拉动下，沿该滑动导轨14移动回两侧支架组的初始位置，以恢复第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距。

参照图5，示出了本发明实施例提供的另一种支架组件的俯视示意图，作为另一种可能的实现方式，如图5所示，两侧支架组与对应基板的连接方式还可以为：第二基板113和/或第三基板122分别通过弹簧1322与每侧支架组的至少三根支架一一连接。当支架1312在外力作用下绕转轴1332转动以改变第一电极层111和第二电极层121之间的第一间距的同时，支架1312可以沿滑动导轨14压缩弹簧1322。并在外力消失后，通过弹簧1322的弹力恢复第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距。

参照图6，示出了本发明实施例提供的又一种支架组件的立体结构示意图，作为又一种可能的实现方式，如图6所示，支架组件包括至少两组支架，每组支架包括两根支架1313，该两根支架1313呈x形状交叉放置，并在交叠部位设有转轴1333，该两根支架1313可在外力作用下绕该转轴1333转动。每组支架垂直连接于第二基板113和第三基板122之间，第二基板113和第三基板122在与该至少两组支架连接处，设有滑动导轨14，当该每组支架中的两根支架1313在外力作用下绕转轴1333转动时，各支架1313与对应基板连接的一端可以沿该滑动导轨14移动。两根支架1313之间通过弹簧1323连接，在各支架1313与对应基板连接的一端沿滑动导轨14移动的同时，该弹簧1323可以被拉伸，并在外力消失后，通过弹簧1323的回复力拉动两根支架1313沿滑动导轨14移动回该至少两组支架的初始位置，以恢复第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距。进一步地，各转轴之间可以通过连接杆1343进行连接，以保证各支架组件实现联动。

综上所述，本发明实施例提供的按键中，通过位于第一电极层111两侧的第一基板112和第二基板113，以及位于第二电极层121两侧的第三基板122和第四基板123，对第一电极层111和第二电极层121起到了有效的保护作用。而且，通过位于键帽11和底座12之间的，由支架、转轴、弹簧等组件构成的至少三种支架组件，使得键帽11可以在外力的作用下平稳地向下移动，从而改变第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距。并可以在外力消失时，通过弹簧的回复力使键帽11平稳地向上移动，以恢复第一电极层111与第二电极层121之间的第一间距。进而实现通过识别第一电极层111和第二电极层121之间的电容，便可以确定垂直方向的触控位置。使得对按键触控位置识别的维度从现有技术中的二维拓展到三维，有效扩展了单个按键所能实现的控制功能。

本发明实施例还提供了一种控制装置，包括触控侦测芯片，以及上述的按键。

其中，该触控侦测芯片与键帽中的第一电极层和底座中的第二电极层电连接，用于检测按键结构中各位置的电容值，并根据各位置的电容值确定触控位置。在实际应用中，为了确定键帽所在平面上的触控位置，实现对二维方向触控位置的识别，可以将第一电极层和第二电极层叠加的投影图案设计为网状图形。例如，第一电极层可以包括至少一条第一方向的电极，第二电极层可以包括至少一条第二方向的电极，该第一方向与第二方向呈预设夹角，从而使得第一电极层和第二电极层具有均匀分布地投影相交区域。例如，参照图7，示出了本发明实施例提供的一种电极排布示意图。第一方向与第二方向之间的预设夹角为90°，即第一电极层中各条电极与第二电极层中各条电极相互垂直。

具体的，该触控侦测芯片，可以用于获取第一电极层和第二电极层的各投影相交区域的电容值，并依据各投影相交区域的电容值的差异，确定键帽所在平面上的触控位置，以及依据键帽所在平面上的触控位置处的电容值的强度，确定垂直方向的触控位置。例如，可以在第一电极层和第二电极层上施加不同的电压，同时检测第一电极层和第二电极层中各投影相交区域的电容值。由于手指接触按键形成的外部电容，将改变第一电极层和第二电极层投影相交区域形成的层间电容。因此，若某一投影相交区域处的电容异于周围投影相交区域的电容，则可以确定键帽所在平面上的触控位置位于该区域。另外，由于第一电极层与第二电极层之间的第一间距不同，导致第一电极层和第二电极层之间的电容也会不同，该第一间距越小，层间的电容便会越强。因此，可以根据第一电极层和第二电极层之间的电容值的强度，确定垂直方向的触控位置。

在实际应用中，当手指靠近键帽的第一基板上方区域时，第一电极层上的感应电荷将随之增加，进而产生互感电容，而且手指与键帽越近，该电容便会越强。因此，触控侦测芯片可以获取手指与第一电极层之间的电容值，并依据手指与第一电极层之间的电容值的强度，确定手指在第一基板上方所处的位置。

综上所述，本发明实施例提供的控制装置中，通过与第一电极层和第二电极层电连接的触控侦测芯片，获取的第一电极层和第二电极层的各投影相交区域的电容值的差异，可以确定键帽所在平面上的二维方向上的触控位置。并且通过该触控侦测芯片获取的该二维方向位置的电容值的强度，可以确定垂直方向的触控位置，进而可以对三维方向的触控位置进行识别。而且，通过获取并分析手指与第一电极层之间的互感电容，进一步拓展了垂直方向触控位置识别的广度。

本发明实施例还提供了一种控制方法。该控制方法可以应用于上述的控制装置。参照图8，示出了本发明实施例提供的一种控制方法的流程图。

步骤801，通过触控侦测芯片，获取按键结构中各位置的电容值。

具体的，可以通过触控侦测芯片获取第一电极层和第二电极层的各投影相交区域的电容值，也可以获取手指与第一电极层之间的互感电容。其中，第一电极层和第二电极层的各投影相交区域的电容值，可以用于分析键帽所在平面上的触控位置，以及第一电极层和第二电极层之间的第一间距，即垂直方向的触控位置。手指与第一电极层之间的互感电容，可以用于分析手指与键帽之间的第二间距。

步骤802，根据各位置的电容值，确定键帽所在平面上的触控位置。

具体的，可以根据按键结构中第一电极层与第二电极层的各投影相交区域的电容值差异，确定键帽所在平面上的触控位置。其中，第一电极层包括至少一条第一方向的电极，第二电极层包括至少一条第二方向的电极。在触控阶段，由于手指接触按键形成的外部电容，将改变第一电极层和第二电极层投影相交区域形成的层间电容。因此，若触控侦测芯片检测到某一投影相交区域处的电容异于周围投影相交区域的电容，则可以确定键帽所在平面上的触控位置位于该区域。

步骤803，根据触控位置处的电容值强度，确定垂直方向的触控位置。

由于按压该按键的动作不同会导致第一间距和/或第二间距不同，进而导致触控侦测芯片检测到的电容不同。例如，第一电极层与第二电极层之间的电容值通常会大于手指与第一电极层之间的互感电容。而且第一间距或者第二间距越小，则对应的电容值越大。因此，可以通过对检测到的电容值强度进行分析，确定垂直方向的触控位置。

具体的，可以根据触控位置处的电容值强度与各阈值电容的关系，确定垂直方向的触控位置。例如，当触控位置处的电容值强度大于第一阈值电容，且小于等于第二阈值电容时，可以确定垂直方向的触控位置为悬浮于所述键帽上方；当触控位置处的电容值强度大于第二阈值电容，且小于等于第三阈值电容时，可以确定垂直方向的触控位置为贴合于键帽。当触控位置处的电容值强度大于第三阈值电容时，可以确定垂直方向的触控位置为已按下键帽。

在实际应用中，由于可以对键帽所在三维方向上的触控位置进行识别，不同的触控位置可以分别对应不同的控制指令。因此，可以据此设计丰富的按键控制功能。具体的，可以将键帽所在平面划分为多块区域，并将垂直方向的按压动作划分为多个等级。在三维方向上的不同触控位置可以分别对应不同的控制指令。从而有效扩展了单个按键所能实现的控制功能。例如，可以将键帽所在平面划分为如图9所示的N个区域，其中，N个区域可以分别对应数字1至N。并将垂直方向的按压动作划分为悬浮触控、轻按和重按3个等级。由此便可以组合成至少3N种控制指令。再结合滑动触控、双击触控等方式，单个按键能够实现的控制功能将得到极大的扩展。例如，可以通过增添多种控制功能，增添更多的游戏功能体验，实现游戏中的轻重缓急的控制等。

综上所述，本发明实施例提供的控制方法中，通过触控侦测芯片，获取按键结构中各位置的电容值后。可以根据各位置的电容值，确定键帽所在平面上的触控位置。并根据触控位置处的电容值强度，确定垂直方向的触控位置。从而可以利用键帽所在三维方向上的触控位置，有效扩展了单个按键所能实现的控制功能。从而拓宽了该按键可以应用的范围，增强了用户的使用体验。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的按键、控制装置以及控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种按键，其特征在于，包括键帽、底座和支架组件；

所述键帽，包括第一电极层；

所述底座，包括与所述第一电极层相对的第二电极层；

所述支架组件，位于所述键帽和所述底座之间，分别与所述键帽和所述底座连接，用于在外力作用下改变所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距，以改变所述第一电极层与所述第二电极层之间的电容，并在外力消失时，恢复所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距。

2.根据权利要求1所述的按键，其特征在于，

所述键帽，还包括第一基板和第二基板，所述第一电极层位于所述第一基板和所述第二基板之间；

所述底座，还包括第三基板和第四基板，所述第二电极层位于所述第三基板和所述第四基板之间；

所述支架组件，分别与所述键帽的第二基板和所述底座的第三基板连接。

3.根据权利要求2所述的按键，其特征在于，

所述支架组件包括两侧支架组和转轴，其中，每侧支架组包括至少三根支架；

所述两侧支架组的一端连接转轴，另一端连接所述第二基板和所述第三基板，所述两侧支架组与对应基板的连接点均匀地分布在对应基板表面。

4.根据权利要求3所述的按键，其特征在于，

所述两侧支架组在分别与所述第二基板和所述第三基板的连接处，设有滑动导轨；

所述至少三根支架中每两根支架之间通过弹簧连接，所述弹簧用于在所述外力消失后，通过拉动所述至少三根支架沿所述滑动导轨移动，恢复所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距。

5.根据权利要求3所述的按键，其特征在于，

所述第二基板和/或所述第三基板分别通过弹簧与所述至少三根支架一一连接，所述弹簧用于在所述外力消失后，恢复所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距。

6.根据权利要求2所述的按键，其特征在于，

所述支架组件包括至少两组支架，每组支架垂直连接于所述第二基板和所述第三基板之间；

所述第二基板和所述第三基板在与所述至少两组支架连接处，设有滑动导轨；

所述每组支架包括两根支架，所述两根支架交叉放置并在交叠部位设有转轴；

所述两根支架之间通过弹簧连接，所述弹簧用于在所述外力消失后，通过拉动所述两根支架沿所述滑动导轨移动，恢复所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一间距。

7.一种控制装置，其特征在于，包括触控侦测芯片，以及如权利要求1-6任一项所述的按键；

其中，所述触控侦测芯片与所述第一电极层和所述第二电极层电连接，用于检测按键结构中各位置的电容值，并根据所述各位置的电容值确定触控位置；所述第一电极层包括至少一条第一方向的电极，所述第二电极层包括至少一条第二方向的电极，所述第一方向与所述第二方向呈预设夹角。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，

所述触控侦测芯片，用于获取所述第一电极层和所述第二电极层的各投影相交区域的电容值，并依据所述各投影相交区域的电容值的差异，确定键帽所在平面上的触控位置，以及依据所述键帽所在平面上的触控位置处的电容值的强度，确定垂直方向的触控位置。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，

所述触控侦测芯片，还用于当手指靠近所述第一基板上方区域时，获取所述手指与所述第一电极层之间的电容值，并依据所述手指与所述第一电极层之间的电容值的强度，确定所述手指在所述第一基板上方所处的位置。

10.一种控制方法，应用于如权利要求7-9任一项所述的控制装置，其特征在于，包括：

通过触控侦测芯片，获取按键结构中各位置的电容值；

根据所述各位置的电容值，确定键帽所在平面上的触控位置；

根据所述触控位置处的电容值强度，确定垂直方向的触控位置；

其中，不同的触控位置分别对应不同的控制指令。