CN110086460B - 按键结构及具有该按键结构的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种按键结构，所述按键至少包括按键部和连接部，所述连接部包括两个电极板，两个所述电极板之间形成一容置空间，所述按键部对应所述容置空间设置，通过按压所述按键部，使得所述按键部朝向所述容置空间方向运动，且至少部分容置于所述容置空间内，进而改变两个所述电极板之间的电容。所述按键结构的按压灵敏度高。本发明还提供了一种具有所述按键结构的电子装置。

Description

按键结构及具有该按键结构的电子装置
技术领域
本发明涉及一种按键结构及具有该按键结构的电子装置。
背景技术
目前，市场上大多的按键结构在使用时间过长或次数过多时，会出现按键灵敏度降低的状况，从而影响到用户的正常使用。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种灵敏度较高的按键结构。
本发明还提供了一种具有所述按键结构的电子装置。
一种按键结构，所述按键至少包括按键部和连接部，所述连接部包括两个电极板，两个所述电极板之间形成一容置空间，所述按键部对应所述容置空间设置，通过按压所述按键部，使得所述按键部朝向所述容置空间方向运动，且至少部分容置于所述容置空间内，进而改变两个所述电极板之间的电容。
一种电子装置，包括壳体，所述电子装置还包括至少一个上述按键结构，所述按键部部分露出于所述壳体。
综上所述，所述按键结构设置于所述电子装置的壳体，并露出于所述壳体的外表面。所述按键结构通过所述按压部作用于所述连接部，以通过改变容置于所述容置空间中物质的介电常数的变化，来使两个所述电极板之间按压前后的电容发生变化，进而使得信号发生器产生按键信号。另外，所述按键结构还可通过采用不同介电材料的按键柱、不同介电材料的填充物、不同大小的电源等来产生不同的按键信号，以得到不同功能的所述按键结构。所述按键结构具有结构简单，操作简便以及按键灵敏度高等优点。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的具有按键结构的电子装置的结构示意图。
图2为图1所示电子装置的部分结构示意图。
图3为图2所示电子装置中按键结构的剖面示意图。
图4为图3所示按键结构中连接部的俯视图。
图5为图3所示按键结构按压时的剖面示意图。
图6为图2所示电子装置中按键结构的一实施例的剖面示意图。
图7为图2所示电子装置中按键结构的另一实施例的剖面示意图。
图8为图7所示按键结构按压时的剖面示意图。
主要元件符号说明
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作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。
参阅图1，本发明较佳实施例提供了一种电子装置100。该电子装置100可为遥控器、键盘、智能手表、手机等。在本实施例中，将以所述电子装置100为一遥控器为例进行说明。
请一并参阅图2，所述电子装置100至少包括壳体10、至少一按键结构30、电源50和信号发生器70。其中，所述按键结构30部分露出于所述壳体10的外表面。所述电源50为所述电子装置100提供电能。所述电源50和所述信号发生器70设置于所述壳体10的内部，且与所述按键结构30电连接。
所述壳体10上开设有至少一开口101。所述按键结构30通过所述开口101部分露出于所述壳体10的外表面，以方便用户的按压操作。
请一并参阅图3，在本实施例中，所述按键结构30至少包括连接部301和按键部303。
所述连接部301设置于所述壳体10内。在本实施例中，所述连接部301包括两个电极板3011及填充物3013。两个所述电极板3011相对且相互平行设置，进而于两者之间形成一容置空间3015。所述容置空间3015被所述填充物3013部分或完全填充。所述填充物3013可以为固态介电材料，例如金刚石、硫磺、聚氯乙烯等。当然，在其他实施例中，所述填充物3013亦可为空气或其他气体介电材料。
所述按键部303可相对所述连接部301运动。在本实施例中，所述按键部303包括按压部302和按键柱304。所述按压部302通过所述开口101部分露出于所述壳体10的外表面。该露出部分可方便用户感知按键结构30所设置的位置，便于用户的按压操作。其中，所述按压部302包括上表面3021及与所述上表面3021相对设置的下表面3022。进一步地，所述上表面3021上设置有按压区3023(参图1)。所述按压区3023呈手指状，并相对所述上表面3021凸出或凹陷，用以方便用户感知所述按键结构30，从而提高用户的按压体验。
进一步地，所述上表面3021上还设置有绝缘层3024。所述绝缘层3024覆盖所述上表面3021，用以避免相邻按键结构30的干扰。其中，所述绝缘层3024亦覆盖所述按压区3023。
可以理解，在本实施例中，所述按压部302由弹性材料制成，例如橡胶等。如此，当所述按压部302被按压后，其可利用自身的弹性作用而回复至初始状态。
所述按键柱304设置于所述下表面3022，且对应所述容置空间3015设置。当按压所述按压部302时，所述按压部302将带动按键柱304朝所述容置空间3015方向运动。当用户解除按压所述按压部302时，所述按键柱304则背向所述容置空间3015方向运动，并回复至初始状态。
请再次参阅图2，所述按键结构30还包括连接件305。在本实施例中，所述连接件305为金属触点。所述连接部301电连接至所述连接件305，所述连接部301通过所述连接件305与所述信号发生器70实现电连接。
请再次参阅图3，在其中一个实施例中，所述容置空间3015被所述填充物3013部分填充。其中，所述容置空间3015内容置有空气和所述填充物3013。所述填充物3013容置于所述容置空间3015远离所述按键部303的一端。所述按键柱304的尺寸与所述容置空间3015的尺寸相当。如此，所述按键柱304可容置于未填充所述填充物3013部分的容置空间3015。
请一并参阅图4，为了方便说明，以下将所述电极板3011的长度设为L，高度设为L’。所述填充物3013容置于所述容置空间3015部分的高度设为L1，则剩余部分(即填充空气的部分)的高度为L’-L1。两个所述电极板3011之间的距离设为D。所述空气的介电常数设为ε0。所述填充物3013的介电常数设为ε1。所述按键柱304的介电常数设为ε2。
当用户未按压所述按压部302时，此时，所述容置空间3015内容置有空气和所述填充物3013，则两个所述电极板3011之间的电容C1满足公式(1)：
其中，k为静电力常量，k＝9.0*109N·m2/C2。
参阅图5，当用户按压所述按压部302时，会产生一人体电容C0。此时，所述容置空间3015内容置有所述按键柱304和所述填充物3013，则两个所述电极板3011之间的电容C1’满足公式(2)：
如此，根据上述公式(1)-(2)，按压所述按压部302前后产生的电容差△C1满足公式(3)：
也就是说，由上述公式(3)可知，当按压所述按压部302时，所述按压部302带动所述按键柱304向所述连接部301方向运动，并使得所述按键柱304容置于未容置所述填充物3013部分的容置空间3015，以使所述容置空间3015收容所述按键柱304和所述填充物3013，从而使得两个所述电极板3011之间的电容发生变化，所述电容变化通过所述信号发生器70输出，进而产生按键信号。
进一步地，由于各种材料的力学特性的不同，可采用不同介电材料的按键柱304、不同介电材料的填充物3013、不同大小的电源50等来产生不同的按键信号，以得到不同功能的所述按键结构30。
请参阅图6，可以理解，其中另一实施例中，所述容置空间3015被所述填充物3013和所述按键柱304部分填充。其中，所述容置空间3015内容置有部分的所述按键柱304、空气和所述填充物3013。所述按键柱304的尺寸与所述容置空间3015的尺寸相当。如此，所述按键柱304可进一步容置于填充空气部分的容置空间3015。所述填充物3013容置于所述容置空间3015部分的高度仍为L1，填充空气部分的高度为L2，则剩余部分(即填充的部分的所述按键柱304)的高度为L’-L1-L2。
当用户未按压所述按压部302时，此时，所述容置空间3015内容置有部分的所述按键柱304、空气和所述填充物3013，则两个所述电极板3011之间的电容C2满足公式(4)：
请再次参阅图5，当用户按压所述按压部302时，会产生一人体电容C0。此时，所述按键柱304进一步容置于填充空气部分的容置空间3015，使得所述容置空间3015内容置所述按键柱304和所述填充物3013，则两个所述电极板3011之间的电容C2’满足公式(5)：
如此，根据上述公式(4)-(5)，按压所述按压部302前后产生的电容差△C2满足公式(6)：
也就是说，由上述公式(6)可知，当按压所述按压部302时，所述按压部302带动所述按键柱304向所述连接部301方向运动，并使得所述按键柱304进一步容置于未容置填充空气部分的容置空间3015，以使所述容置空间3015收容所述按键柱304和所述填充物3013，从而使得两个所述电极板3011之间的电容发生变化，所述电容变化通过所述信号发生器70输出，进而产生按键信号。
进一步地，根据公式(6)可知，可通过改变两个所述电极板3011之间的距离D、使用不同介电材料的按键柱304(即改变ε2)、或改变容置空间3015中填充空气的高度L2(需一并调整按键柱304的高度)来改变两个所述电极板3011之间的电容差，从而产生不同的按键信号，进而得到不同功能的所述按键结构30。
参阅图7，在其他实施例中，所述容置空间3015被所述填充物3013完全填充。即所述容置空间3015仅容置所述填充物3013。
当用户未按压所述按压部302时，此时，所述容置空间3015内仅容置有所述填充物3013，则两个所述电极板3011之间的电容C3满足公式(7)：
请一并参阅图8，当用户按压所述按压部302时，所述按键柱304向所述填充物3013方向运动直至接触所述填充物3013。在本实施例中，由于所述填充物3013完全填充于所述容置空间3015，因此当用户按压所述按压部302时，其产生的压力会通过所述按键柱304作用于所述填充物3013，从而使得所述填充物3013产生形变，进而使得所述容置空间3015中的部分区域被所述按键柱304所取代。其中，由于所述填充物3013在压力的作用下产生形变，故将受压后的所述填充物3013的介电常数设为ε3。所述按键柱304容置于所述容置空间3015部分的高度设为L3，则所述填充物3013容置于所述容置空间3015部分的高度为L’-L3。两个所述电极板3011之间的电容C3’满足公式(8)：
如此，根据上述公式(7)-(8)，按压所述按压部302前后产生的电容差△C3满足公式(9)：
也就是说，由上述公式(9)可知，当按压所述按压部302时，所述按压部302带动所述按键柱304向所述连接部301方向运动，并抵持于所述填充物3013。如此使得按压所述按压部302时产生的压力通过所述按键柱304作用于所述填充物3013，并使所述填充物3013产生形变，以使所述容置空间3015中的部分区域被所述按键柱304所取代，从而使得两个所述电极板3011之间的电容发生变化。所述电容变化通过所述信号发生器70输出，进而产生按键信号。
进一步地，根据公式(9)可知，可通过改变两个所述电极板3011之间的距离D、使用不同介电材料的按键柱304(即改变ε2)、不同介电材料的填充物3013(即改变ε1)或改变所述按键柱304作用于所述填充物3013的压力(即改变L3)来改变两个所述电极板3011之间的电容差，从而产生不同的按键信号，进而得到不同功能的所述按键结构30。
综上所述，所述按键结构30设置于所述电子装置100的壳体10，并露出于所述壳体10的外表面。所述按键结构30通过所述按压部302作用于所述连接部301，以通过改变容置于所述容置空间3015中物质的介电常数的变化，来使两个所述电极板3011之间按压前后的电容发生变化。所述电容变化通过所述信号发生器70输出，进而产生按键信号。另外，所述按键结构30还可通过采用不同介电材料的按键柱304、不同介电材料的填充物3013、不同大小的电源50等来产生不同的按键信号，以得到不同功能的所述按键结构30。所述按键结构30具有结构简单，操作简便以及按键灵敏度高等优点。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和实质。

Claims (8)

1.一种按键结构，其特征在于：所述按键至少包括按键部和连接部，所述按键部包括按压部和按键柱，所述按键柱设置于所述按压部靠近所述连接部的一侧，所述连接部包括两个电极板，两个所述电极板之间形成一容置空间，所述按键部对应所述容置空间设置，所述按键柱的尺寸与所述容置空间的尺寸相当，通过按压所述按压部，使得所述按压部带动所述按键柱朝向所述容置空间方向运动，且至少部分容置于所述容置空间内，进而改变两个所述电极板之间的电容。
2.根据权利要求1所述的按键结构，其特征在于：所述连接部还包括填充物，所述容置空间被所述填充物部分填充，所述填充物填充于所述容置空间远离所述按键部的一端，所述按键部可填充未容置所述填充物的剩余容置空间内。
3.根据权利要求1所述的按键结构，其特征在于：所述连接部还包括填充物，所述容置空间被所述填充物完全填充，其中，通过按压所述按键部产生的压力作用于所述填充物，以使得所述填充物发生形变，进而使得所述容置空间中的部分区域被所述按键部所取代。
4.根据权利要求1所述的按键结构，其特征在于：所述按压部包括上表面及与所述上表面相对设置的下表面，所述按压部还包括按压区，所述按压区设置于所述上表面，所述按压区相对所述上表面凸出或凹陷，所述按键柱设置于所述下表面。
5.根据权利要求4所述的按键结构，其特征在于：所述按压部还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述上表面，所述绝缘层覆盖所述按压区。
6.一种电子装置，包括壳体，其特征在于：所述电子装置还包括至少一个如权利要求1-5中任一项所述的按键结构，所述按键部部分露出于所述壳体。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于：所述电子装置还包括信号发生器，所述信号发生器电连接于所述连接部，两个所述电极板之间的电容变化通过所述信号发生器输出，进而产生按键信号。
8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于：所述电子装置还包括连接件，所述连接部电连接至所述连接件，所述连接部通过所述连接件与所述信号发生器实现电连接。
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