CN108536228A - 电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电子设备，包括：本体，所述本体呈中空结构；屏幕，所述屏幕安装在所述本体上并与所述本体围设成一收容腔；以及至少一个实体按键结构，其收纳在所述收容腔中并对应于所述屏幕，借助按压所述屏幕以对至少一个所述按键结构进行操作。上述电子设备可以实现将屏幕的触摸模式切换为实体按键模式，使电子设备具备多功能打字模式。

Description

电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种带有触摸屏幕的电子设备。

背景技术

随着科学技术日新月异，人们的生活水平不断提高，以手机、pad为主流的电子设备越来越普及。上述电子设备大多采用触摸屏幕进行人机交互，当电子设备被切换到输入模式时，触摸屏幕局部将会出现输入界面，例如，九宫格中文拼音输入界面，用户可通过触摸输入界面中的多个键格来输入信息。

但是，用户通过触摸屏幕输入信息时，需要用户的眼睛不停地注视着输入界面，以确保能够准确无误地触摸到输入界面指定的键格区域，进而向电子设备输入正确的指令信息。然而，目前的许多环境下（例如：行走过程中、会议过程中等），用户无法做到一直注视着触摸屏幕进行输入信息，一旦触摸屏幕移出了用户视线，将使得用户无法实现准确无误地输入信息，进而降低了输入效率，且用户体验感不高。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种输入效率高且能够提升用户体验感的电子设备。

本发明提供一种电子设备，包括：本体，所述本体呈中空结构；屏幕，所述屏幕安装在所述本体上并与所述本体围设成一收容腔；以及至少一个实体按键结构，其收纳在所述收容腔中并对应于所述屏幕，借助按压所述屏幕以对至少一个所述按键结构进行操作。

进一步地，所述电子设备还包括顶起组件，所述顶起组件包括驱动单元，所述驱动单元固定设置在所述收容腔中并与至少一个实体按键结构连接，至少一个实体按键结构在所述驱动单元的驱动作用下相对于所述屏幕运动，以顶起所述屏幕局部并在所述屏幕外表面形成至少一个凸起部。

进一步地，当所述电子设备的微处理器接收切换到实体按键输入模式的指令时，所述微处理器控制中断所述实体按键结构所对应的屏幕区域的触摸信号。

进一步地，每一个实体按键结构包括：电路板、安装架、按键及金属薄膜开关，所述电路板与所述电子设备的微控制器电性连接，所述安装架固定设置在所述电路板朝向所述屏幕的一面，所述安装架开设有安装孔，所述按键装设在所述安装孔中，所述金属薄膜开关设置在所述电路板上，并与所述按键相对应。

进一步地，所述按键包括键体及限位块，所述健体部分由所述安装孔凸伸出，所述限位块限位在所述安装孔的下缘。

进一步地，所述金属薄膜开关包括金属弹片、隔片和聚酯薄膜；所述金属弹片的边缘与所述电路板触接，其它部分向上凸起；所述聚酯薄膜覆盖在所述金属弹片和所述隔片上并与所述按键触接。

进一步地，所述金属弹片受压时发生弹性形变的上限力为F1，所述屏幕受力变形时的上限力为F2，所述按键的重力为G，F1、F2及G三者之间关系式满足0N≤F1-F2-G≤5N。

进一步地，所述按键凸伸出所述安装架的最大高度H1为1mm~15mm。

进一步地，所述顶起组件还包括导向件，所述导向件为一导柱，所述导柱固定设置在所述收容腔中，所述电路板对应所述导柱的位置开设有导向孔，所述导柱可滑动地贯穿所述导向孔，所述电路板在所述导柱和所述导向孔的导向配合作用下进行运动。

进一步地，所述导柱靠近屏幕的一端沿径向凸设有限位部，所述限位部的外径大于导向孔的孔径，以用于限位所述电路板过渡朝向所述屏幕的方向移动。

本发明的电子设备通过设置实体按键结构，当需要将屏幕触摸模式切换为实体按键模式时，用户借助按压屏幕以接触到实体按键结构，进而根据实体按键结构反馈给用户的触感实现盲打，从而提高打字效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的电子设备的主视图。

图2是图1所示的电子设备的侧视图。

图3是图1所示的电子设备沿III-III线的剖面示意图。

图4是图3所示的电子设备IV部分的局部放大图。

主要元件符号说明

电子设备100，本体10，收容腔11，屏幕20，凸起部21，顶起组件30，驱动单元31，顶起件32，印刷电路板321，安装架322，安装孔3221，按键323，键体3231，限位块3232，金属薄膜开关324，金属弹片3241，隔片3242，聚酯薄膜3243，导向孔325，导柱33，限位部331，输入界面A。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参阅图1至图3，根据本发明一实施例的电子设备100，其包括：本体10，屏幕20，及顶起组件30。本体10大致中空框体结构，屏幕20安装在本体10的一侧，以便于用户通过屏幕20进行人机交互。屏幕20与本体10围设成一收容腔11。顶起组件30包括驱动单元31及顶起件32。驱动单元31固定设置在收容腔11的内侧壁并与顶起件32连接，顶起件32收纳在收容腔11中并在驱动单元31的驱动作用下沿垂直于屏幕20的方向运动，以顶起屏幕20局部并在屏幕20外表面形成至少一个凸起部21。在本实施例中，至少一个凸起21能够模拟实体按键进行输入信息，由于每个实体按键的中间凸起且相邻两个实体按键之间具有间隙。因此，用户无需看屏幕20即可通过触摸手感找到对应的按键，进而实现向电子设备100输入信息，即所谓的“盲打”输入模式。

在本实施例中，屏幕20为一种柔性触摸屏，其可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出影音效果；同时，此柔性触摸屏还可在受力时发生拉伸、弯折之类的形变，以便于将屏幕20改变成适合不同需求的形状。

可以理解，电子设备100还包括收纳在收容腔11内的电池、微处理器（CPU）、电路板（图未示）。该电池用于向电子设备提供电源；该微处理器用于解释以及处理电子设备100软件中的数据，并执行相应的控制指令；该电路板作为电子设备的电子元器件的支撑体，并作为各个电子元器件之间电气连接的载体。

屏幕20包括触摸检测部件和触摸屏控制器，触摸检测部件位于屏幕20的前面，用于检测用户的触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器则是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给微处理器，同时接受微处理器发来的命令并加以执行。优选地，屏幕20为电容屏，电容屏表面涂有透明电导层ITO，电压连接到四角，微小直流电散布在屏表面，形成均匀电场，用户手指触屏时，人体作为耦合电容一极，电流从屏四角汇集形成耦合电容另一极，通过触摸屏控制器计算电流传到碰触位置的相对距离得到触摸的坐标。

在本实施例中，顶起件32包括至少一个实体按键结构（图未示），每一个实体按键结构包括：电路板321、安装架322、按键323及金属薄膜开关324。优选地，所述电路板321为印刷电路板，但不限于此。所述印刷电路板321与电子设备100的微控制器电性连接，其大致呈矩形板状，且与屏幕20的形状尺寸相适应。安装架322固定设置在印刷电路板321朝向屏幕20的一面，安装架322开设有安装孔3221，按键323装设在安装孔3221中，并与印刷电路板321相接。

每一个按键323包括键体3231及限位块3232，健体3231部分由安装孔3221凸伸出。限位块3232限位在安装孔3221的下缘以用于防止键体3231脱出安装孔3221。

金属薄膜开关324设置在印刷电路板321上，并与按键323相对应，每一个金属薄膜开关324包括金属弹片3241、隔片3242和聚酯薄膜3243；金属弹片3241为条形凸起，金属弹片3241的四周边缘与印刷电路板321触接，其它部分向上凸起；聚酯薄膜3243覆盖在金属弹片3241和隔片3242上；聚酯薄膜3243与对应的按键323紧密触接。

优选地，金属弹片3241由不锈钢材料制成，具有良好的回弹力。在受压的情况下，金属弹片3241的顶部向下凹陷，在受压结束时，金属弹片3241顶部迅速回弹，并恢复原状。

金属弹片3241的四周边缘覆盖的印刷电路板321区域为导电基，其余印刷电路板321区域为非导电区域。非导电区域上设置有隔片3242。

在本实施例中，按键323为矽橡胶按键，也可采用塑料按键等，在此不再赘述。每一个按键323及每一个金属薄膜开关324的长度D取值范围为：5mm~15mm，优选地，8mm~12mm。

电子设备100的驱动单元31驱动顶起件32沿垂直于触摸屏的方向运动，以将顶起件32上的按键323升起并抵触于触摸屏的下表面，驱动单元31进一步驱动顶起件32上的按键323上升，柔性触摸屏局部受到对应按键323向上抵持力的作用，以使该柔性触摸屏区域发生形变并凸出于触摸屏的其它区域。在此过程中，金属弹片3241受压时发生弹性形变的上限力为F1，柔性触摸屏受力变形时的上限力为F2，按键323的重力为G，F1、F2及G三者之间关系式满足0N≤F1-F2-G≤5N，优选地，0.2N≤F1-F2-G≤2N。

驱动单元31电性连接于电子设备100的微处理器，当电子设备100的微处理器接受用户的指令并需要将输入模式切换为“盲打”模式时，促使驱动单元31的带动印刷电路板321升降运动，从而实现自动切换输入方式的效果。优选地，驱动单元31为伺服气缸或电磁阀，但不限于此。

可以理解，在屏幕20的输入界面A或本体10上还可设有“凸起”之类的功能按键，该功能按键电性连接于微控制器或驱动单元，以用于启动驱动单元31动作。在实际应用中，当用户需要切换“盲打”输入模式时，通过按压该“凸起”按键以将用户的请求信息反馈给电子设备100中的微控制器，然后，该微控制器控制驱动单元31驱动顶起件32以顶起屏幕20局部且在屏幕20外表面形成凸起部21。凸起部21使得屏幕20表面具有凹凸感，用户根据该凹凸触感识别出手指所在输入区域，从而使用户无需一直注视到按键区域，即可实现信息的准确输入，有效提升输入效率。

当电子设备100被切换到输入模式时，屏幕20上局部将会出现输入界面A。在本实施例中，以九宫格输入界面A为例进行说明，九宫格输入界面A一般用在手机、PAD之类的电子设备上，其通过将26个字母分组放入3×3的键格里，从而形成适合于人体工程学的输入界面A。相应地，按键323的数量为九个，并分别位于在屏幕20的下方，九个按键323在印刷电路板321的排布方式与九宫格输入界面A中的九键格排布方式相对应。在本实施例中，每一个按键323凸伸出安装架的最大高度H1为1mm~15mm，优选地，3mm~8mm，但不限于此。

在用户不需要输入信息时，或者用户不需要移出屏幕20进行输入信息时，该电子设备100的屏幕20和普通屏幕一样，其表面为平面的光滑屏幕，顶起件32上的九个按键323分别位于屏幕20的下方且不对屏幕20释加压力。

在用户需要移出屏幕20进行输入信息时，即需要切换到“盲打”模式，驱动单元31驱动顶起件32沿垂直于屏幕20的方向运动，以将顶起件32上的九个按键323升起并抵触于屏幕20的下表面；驱动单元31进一步驱动顶起件32的九个按键323上升，柔性屏幕20九宫格输入界面A中的九个键格区域由于分别受到对应按键323向上抵持力的作用，以使九个键格区域发生形变并凸出于屏幕20的其它区域，从而形成模拟实体按键的九个凸起部21。

可以理解，上述实施例中的凸起部21的数量并不限于九个，其排布方式也不限于九宫格输入界面A中的九键格排布方式。还可以根据实际需要来设置不同数量及不同排布方式的按键323。在一些实施例中，可以根据电子设备100的屏幕20的尺寸大小来设定凸起部21的数量及排布方式。例如，6寸以下的屏幕20更适用于九宫格的输入规则。优选地，采用九宫格的输入规则所需凸起部21的数量为9-20个，较优的为16个。因为，在此种情况下，屏幕20的尺寸较小，屏幕20的张力决定了不适宜采用较为密集的按键凸起；同时，若在较小尺寸的屏幕20上形成过多的凸起部21，则每相邻两个凸起部21之间不易于产生凹凸不平的区别感，进而无法使用户在“盲打”模式中实现快速输入信息的目的。对于6寸以上的屏幕20，可同时适用九宫格的输入规则和26字母的输入规则；特别是8寸以上屏幕20更适用于26字母的输入规则。优选地，采用26字母输入规则所需凸起部21的数量为26-35个。

在本实施例中，由多个凸起部21形成的按键区域位于在电子设备100屏幕20的下侧（即用户正常使用电子设备100时，屏幕20靠近用户的一侧），其面积占屏幕20面积的1/4-2/3。可以理解，多个凸起部21形成的按键区域面积在屏幕20上的占比不易过小，也不易过大，过小则难以在多个凸起部21之间形成较佳的凹凸感；过大则会超出了用户手指的操作范围，降低用户输入信息的效率，更不易单手操作。

根据本发明另一实施例的电子设备，当电子设备100的微处理器接收切换到“盲打”输入模式的指令时，该微处理器控制中断多个凸起部21所在的屏幕区域或实体按键结构所对应的屏幕区域的触摸信号，以使该区域的触摸屏不接收人体触感反馈的信号，仅仅作为一个具有弹性回复力的“弹性膜”，并完全依靠印刷电路板321、安装架322、按键323及金属薄膜开关324之间的机械配合进行输入信息。

顶起组件30还包括导向件，该导向件用于导向印刷电路板321运动。在本实施例中，该导向件为一导柱33，导柱33固定设置在本体10的收容腔11中，印刷电路板321对应导柱33的位置开设有导向孔325，导柱33可滑动地贯穿导向孔325，印刷电路板321在导柱33和导向孔325的导向配合作用下进行运动。优选地，导柱33及导向孔325的数量分别为两个，也可以分别为一个、或两个以上。

可以理解，导柱33垂直于屏幕20设置，相应地，导向孔325为直孔，印刷电路板321在导柱33和导向孔325的导向配合作用下进行垂直升降运动；导柱33也可以倾斜于屏幕20设置，相应地，导向孔325为斜孔，印刷电路板321在导柱33和导向孔325的导向配合作用下进行倾斜升降运动。

可以理解，导柱33的截面可以为圆形，相应地，导向孔325为圆孔；导柱33的截面也可以为方形，相应地，导向孔325也应为方孔，此时能够进一步防止印刷电路板321转动；但不限于此，只要保持导柱33的截面形状与导向孔325的形状相匹配，且便于导向印刷电路板321的滑动即可。

在本实施例中，导柱33靠近屏幕20的一端沿径向凸设有限位部331，限位部331大致成环状结构。限位部331的外径大于导向孔325的孔径，以用于限位印刷电路板321过渡朝向屏幕20的方向移动，进一步防止按键323过渡抵压屏幕20。优选地，限位部331到屏幕20之间的距离S小于按键323凸伸出安装架的最大高度H1，且按键323凸伸出安装架的最大高度H1与限位部331到屏幕20的间距S之差即是凸起部21的高度H2，在本实施例中，凸起部21的高度H2取值范围为1mm~10mm，优选地，3mm~8mm，但不限于此。

上述电子设备100通过顶起组件30顶起屏幕20局部并使屏幕20外表面形成凸起部21，且凸起部21与屏幕20输入界面A中的键格相对应，以切换实体按键进行输入信息。由于每个实体按键的中间凸起且相邻两个实体按键之间具有间隙。因此，用户无需看屏幕20即可通过触摸手感找到对应的按键，从而明显提高了用户输入效率，并有效提升用户的使用体验感。

根据本发明的另一实施例的电子设备，包括：本体，所述本体呈中空结构；屏幕，所述屏幕安装在所述本体上并与所述本体围设成一收容腔；以及至少一个实体按键结构，其收纳在所述收容腔中并对应于所述屏幕，借助按压所述屏幕以对至少一个所述按键结构进行操作。

上述电子设备可以省去顶起组件对至少一个实体按键结构进行升降，当需要将屏幕触摸模式切换为实体按键模式时，用户借助按压屏幕以接触到实体按键结构，进而根据实体按键结构反馈给用户的触感实现盲打，从而提高打字效率，进一步简化结构，节省了生产成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

本体，所述本体呈中空结构；

屏幕，所述屏幕安装在所述本体上并与所述本体围设成一收容腔；以及

至少一个实体按键结构，其收纳在所述收容腔中并对应于所述屏幕，借助按压所述屏幕以对至少一个所述按键结构进行操作。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括顶起组件，所述顶起组件包括驱动单元，所述驱动单元固定设置在所述收容腔中并与至少一个实体按键结构连接，至少一个实体按键结构在所述驱动单元的驱动作用下相对于所述屏幕运动，以顶起所述屏幕局部并在所述屏幕外表面形成至少一个凸起部。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的电子设备，其特征在于，当所述电子设备的微处理器接收切换到实体按键输入模式的指令时，所述微处理器控制中断所述实体按键结构所对应的屏幕区域的触摸信号。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的电子设备，其特征在于，每一个实体按键结构包括：电路板、安装架、按键及金属薄膜开关，所述电路板与所述电子设备的微控制器电性连接，所述安装架固定设置在所述电路板朝向所述屏幕的一面，所述安装架开设有安装孔，所述按键装设在所述安装孔中，所述金属薄膜开关设置在所述电路板上，并与所述按键相对应。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述按键包括键体及限位块，所述健体部分由所述安装孔凸伸出，所述限位块限位在所述安装孔的下缘。

6.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述金属薄膜开关包括金属弹片、隔片和聚酯薄膜；所述金属弹片的边缘与所述电路板触接，其它部分向上凸起；所述聚酯薄膜覆盖在所述金属弹片和所述隔片上并与所述按键触接。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述金属弹片受压时发生弹性形变的上限力为F1，所述屏幕受力变形时的上限力为F2，所述按键的重力为G，F1、F2及G三者之间关系式满足0N≤F1-F2-G≤5N。

8.根据权利要求4任意一项所述的电子设备，其特征在于，所述按键凸伸出所述安装架的最大高度H1为1mm~15mm。

9.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述顶起组件还包括导向件，所述导向件为一导柱，所述导柱固定设置在所述收容腔中，所述电路板对应所述导柱的位置开设有导向孔，所述导柱可滑动地贯穿所述导向孔，所述电路板在所述导柱和所述导向孔的导向配合作用下进行运动。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述导柱靠近屏幕的一端沿径向凸设有限位部，所述限位部的外径大于导向孔的孔径，以用于限位所述电路板过渡朝向所述屏幕的方向移动。