CN110612507B - 单按键及按键阵列 - Google Patents

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Abstract

一种单按键及按键阵列，单按键包括按压面板(30)、单按键传感器以及连接单按键传感器和按压面板(30)的双面胶带；单按键传感器包括基板(10)、第一组感应器以及第二组感应器；第一组感应器分布在基板(10)上的中心区域，中心区域与按压面板(30)上的按键中心相对应；通过在基板(10)上设置两组传感器，第一组感应器分布在基板(10)上的中心区域，第二组感应器分布在基板(10)上靠近边缘的区域，通过第一组感应器和第二组感应器分别感应该区域的不同压力值，实现了准确判定基板受承受压力的大小和位置。

Description

单按键及按键阵列
技术领域
本发明属于按键技术领域，尤其涉及单按键及按键阵列。
背景技术
现有技术中的按键多为压力按键，压力按键的工作原理为：按压在面板上后，设置于面板中心的压力感应器检测面板所受的压力的变化，从而激发按键。现有技术中的压力按键所具有的问题是，如果按压位置偏离按键中心时，虽然使用更大的力量来按压，也可以起到激发按键的作用，但是导致按键的压力范围无法确定，无法准确判定按压力的大小，并且无法确定按压力的位置。
发明内容
本发明提供一种单按键及按键阵列，解决现有技术中存在的按压位置偏离按键中心时导致无法准确判定按压力的大小和位置的问题。
本发明第一方面提供一种单按键，所述单按键包括按压面板、单按键传感器以及连接所述单按键传感器和所述按压面板的双面胶带；
所述单按键传感器包括基板、第一组感应器以及第二组感应器；
所述第一组感应器分布在所述基板上的中心区域，所述中心区域与所述按压面板上的按键中心相对应；
所述第二组感应器分布在所述基板上位于所述中心区域之外的区域；
所述第一组感应器和所述第二组感应器用于感应所述基板上的压力。
结合第一方面，作为第一方面的第一种实施方式，所述中心区域为以基板的中心为中心的方形、菱形、圆形或者椭圆形等规则形状或其他不规则形状。
结合第一方面的第一种实施方式，作为第一方面的第二种实施方式，所述中心区域为以基板的中心为圆心，以第一预设距离为半径的圆形区域。
结合第一方面的第二种实施方式，作为第一方面的第三种实施方式，所述第一组感应器分布在所述圆形区域的圆弧上，或者，所述第一组感应器中的一部分感应器分布在圆弧上，另一部分感应器分布在圆形区域内。
结合第一方面的第二种实施方式，作为第一方面的第四种实施方式，所述第二组感应器分布在以所述基板的中心为圆心，以第二预设距离为半径的圆弧上，其中，所述第二预设距离大于所述第一预设距离。
结合第一方面的第一种实施方式至第四种实施方式，作为第一方面的第五种实施方式，所述第一组感应器和第二组感应器分别为分布在所述基板的正反两面的至少两对电阻，所述电阻在所述基板的上表面发生拉伸或压缩变形时通过改变阻值以输出感应信号。
结合第一方面的第五种实施方式，作为第一方面的第六种实施方式，所述第一组感应器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，所述第一电阻和所述第二电阻设置于所述基板的正面，所述第三电阻和所述第四电阻设置于所述基板的反面，所述第一电阻与所述第三电阻相对设置，所述第二电阻与所述第四电阻相对设置。
结合第一方面的第六种实施方式，作为第一方面的第七种实施方式，所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端共接于电源电压，所述第一电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端，并构成所述第一组感应器的第一输出端，所述第二电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，并构成所述第一组感应器的第二输出端，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接于地。
结合第一方面的第五种实施方式，作为第一方面的第八种实施方式，所述第二组感应器包括第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻，所述第五电阻和所述第六电阻设置于所述基板的正面，所述第七电阻和所述第八电阻设置于所述基板的反面，所述第五电阻与所述第七电阻相对设置，所述第六电阻与所述第八电阻相对设置。
结合第一方面的第八种实施方式，作为第一方面的第九种实施方式，所述第五电阻的第一端和所述第七电阻的第一端共接于电源电压，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端，并构成所述第二组感应器的第一输出端，所述第六电阻的第二端连接所述第八电阻的第一端，并构成所述第二组感应器的第二输出端，所述第六电阻的第二端和所述第八电阻的第二端共接于地。
本发明第二方面提供一种按键阵列，包括上述第一方面及其第一种实施方式至第八种实施方式提供的单按键，通过多个单按键的排列组合，形成按压面板上多个按键或组合按键。
本发明提供一种单按键及按键阵列，通过在基板上设置两组传感器，第一组感应器分布在基板上的中心区域，第二组感应器分布在所述基板上靠近边缘的区域，通过第一组感应器和第二组感应器分别感应不同区域的压力值，实现了准确判定基板收承受压力的大小和位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种实施例所提供的单按键的结构剖视图；
图2是本发明一种实施例提供的一种单按键的结构示意图；
图3是本发明另一种实施例提供的一种单按键的结构示意图；
图4是本发明一种实施例提供的一种单按键的的按压曲线示意图；
图5是本发明另一种实施例提供的一种单按键的结构示意图；
图6是本发明图5提供的实施例中第一组感应器的电路图；
图7是本发明图5提供的实施例中第二组感应器的电路图；
图8是本发明另一种实施例提供的一种按键阵列的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例用以解释本发明，并不用于限定本发明。为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例一提供一种单按键，如图1所示，单按键包括按压面板30、单按键传感器以及连接单按键传感器和按压面板的双面胶带40，按压面板30用于承受外部压力，并将外部压力传送给单按键传感器。单按键传感器包括基板10、第一组感应器以及第二组感应器。
按压面板30在承受外部压力后，面板表面发生弯曲形变；面板带动双面胶带及单按键传感器发生相同曲率的形变。此时，以单按键传感器基板的中心线为弯曲中心线，基板下表面发生拉伸形变，基板上表面发生压缩形变。通过布置在基板不同位置的感应器，检测压力的变化大小及方向，获得按压压力的大小。
第一组感应器分布在基板10上的中心区域，中心区域与按压面板上的按键中心相对应。
第二组感应器分布在基板10上位于所述中心区域之外的区域。
第一组感应器和第二组感应器用于感应基板10上的压力，具体的，第一组感应器和第二组感应器用于感应按压面板通过双面胶带传递到基板上的压力。
在本发明实施例中，中心区域为以基板10的中心为中心的方形、菱形、圆形或者椭圆形等规则形状或其他不规则形状。
作为一种实施方式，中心区域为以基板10的中心为圆心，以第一预设距离为半径的圆形区域。
其中，如图2所示，第一组感应器中的感应器101、感应器102、感应器103以及感应器104分布在圆形区域的圆弧上，或者，如图2所示，第一组感应器中的一部分感应器301和304分布在圆弧上，另一部分感应器302和303分布在圆形区域内。
在本发明实施例中，基板10上靠近边缘的区域可以是以基板10的每个边缘为基准，向内延伸预设距离后得到的区域，也可以是以基板10的中心为中心所形成的图形的边缘与基板10的边缘形成的区域。
作为一种实施方式，第二组感应器分布在以基板10的中心为圆心，以第二预设距离为半径的圆弧上，其中，第二预设距离大于第一预设距离。
下面以图1为例说明本发明实施例的工作原理：如图3所示，假设按压点在模组的中心点A点；从C-A-B的信号分布如下图：
可以看到，按压在C点时，第二组感应器中的感应器203具有一定的信号；此时，第一组感应器的感应信号非常小。
按压在A点时，第一组感应器的感应信号量最大，同时第二组感应器具有较小的感应信号。
按压在B点时，第二组感应器具有一定的感应信号，同时第一组感应器的感应信号非常小。
这样，通过识别第一组感应器与第二组感应器的感应信号的大小、比值，即可确定按压点的位置以及所施加的按压力的大小。
按键的报键条件及按键范围为：
Signal1>X设定值；
X1>signal1/signal2>X2；其中，signal1为按压在面板上第一组感应器输出的信号；signal2为按压在面板上第二组感应器输出的信号；
其中，X为设定的某个信号大小的阈值，X1、X2为设计的某个参数，以第一组感应器中心为报键的中心时，X1、X2在1～5之间，根据模组贴合的产品面板的长度、宽度及面板材质、厚度等决定，按键范围通过调节x1和x2进行，此种情况下，可以限定按压在面板上该报键中心的触发压力、以及该按键的可按键范围。
本发明实施例通过在基板上设置两组传感器，第一组感应器分布在基板上的中心区域，第二组感应器分布在所述基板上靠近边缘的区域，通过第一组感应器和第二组感应器分别感应不同区域的压力值，实现了准确判定基板收承受压力的大小和位置。
进一步的，作为本发明的另一种实施例，如图4所示，第一组感应器和第二组感应器分别为分布在基板10的正反两面的至少两对电阻，电阻在基板10的上表面发生拉伸或者压缩变形时通过改变阻值以输出感应信号。
具体的，位于基板10的正面的电阻在基板10时处于阻值变下的状态，位于基板10的负面的电阻在基板10时处于阻值变大的状态，根据位于基板10的正反两面的至少两对电阻的阻值的大小的变化，可以根据基板10的上表面发生压缩变形输出感应信号。
作为一种实施方式，第一组感应器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4，第一电阻R1和第二电阻R2设置于基板10的正面，第三电阻R3和第四电阻R4设置于基板10的反面，第一电阻R1与第三电阻R3相对设置，第二电阻R2与第四电阻R4相对设置。
在该实施方式中，具体的，如图5所示，第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端共接于电源电压，第一电阻R1的第二端连接第三电阻R3的第一端，并构成第一组感应器的第一输出端，第二电阻R2的第二端连接第四电阻R4的第一端，并构成第一组感应器的第二输出端，第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端共接于地。
其中，第二组感应器包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8，第五电阻R5和第六电阻R6设置于基板10的正面，第七电阻R7和第八电阻R8设置于基板10的反面，第五电阻R5与第七电阻R7相对设置，第六电阻R6与第八电阻R8相对设置。
对于第二组感应器，具体的，如图6所示，第五电阻R5的第一端和第七电阻R7的第一端共接于电源电压，第五电阻R5的第二端连接第六电阻R6的第一端，并构成第二组感应器的第一输出端，第六电阻R6的第二端连接第八电阻R8的第一端，并构成第二组感应器的第二输出端，第六电阻R6的第二端和第八电阻R8的第二端共接于地。
上述实施方式的工作原理如下：第一组感应器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4，第二组感应器包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8，在布板上，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4处于按键板的中心位置，可通过顺序排列或环形等排列方式；第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8处于按键板的边缘位置，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8距离中心点的位置相同；也可根据按键板的尺寸(如为正方形的按键板，或长方形的按键板)微调第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8分别对中心点的距离，即第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8可以分布为椭圆形、菱形或其他分布。
其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5以及第六电阻R6分别起到检测按键板上表面拉伸的作用，当基板10时，该四个电阻在按压后处于变小的状态；第三电阻R3、第四电阻R4、第七电阻R7以及第八电阻R8分别与第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5以及第六电阻R6相对设置，用于检测按键面板下表面的压缩变形，该四个电阻在按压后处于变大的状态；这样的布局，有利于提高按键板两组Sensor的信号量，提升灵敏度；
本实施方式中，感应信号通过四个电阻差分输出，可以有效减少外界加载在电阻上的噪声、外界环境变化导致的温度漂移等；由于外界的电磁噪声、机械振动、温度漂移，或其他噪声会加载到每一个电阻上，经过电阻差分后，这些共同量被减掉，故而能够抑制噪声和温度漂移。
进一步的，作为另一种实施方案：如图1，该装置可仅使用第一组感应器，第一组感应器中的一部分感应器101、102、103、104分布在基板上的中心区域，另一部分感应器201、202、203、204分布在所述基板上靠近边缘的区域；其中传感器101、102组成第一电阻R1，传感器103、104组成第二电阻R2；传感器201、202组成第三电阻R3，传感器203、204组成第四电阻R4；第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端共接于电源电压，第一电阻R1的第二端连接第三电阻R3的第一端，并构成第一组感应器的第一输出端，第二电阻R2的第二端连接第四电阻R4的第一端，并构成第一组感应器的第二输出端，第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端共接于地。此时整个单按键只输出一组信号；
此时按键范围的判断条件更新为：
Signal1>X设定值；
signal1为按压在面板上第一组感应器输出的信号；
X为设定的某个信号大小的阈值，当按压在面板对应第一组感应器中心且为设定的报键中心时，Signal1将会为最大值；当按压位置逐渐由中心位置向边缘移动时，Signal1将会逐渐减小，会超过过0点至负值；负值最大点位于第一组感应器201、202、203、204所对应的某一位置。
通过限定X阈值，从而获得按键范围的控制。并在一定程度上可以限定按键的触发压力。
需要说明的是，感应器的制作可以通过印刷的方法形成，也可以通过蚀刻光刻等方法形成，也可以通过贴合独立的压力测量Sensor的方法形成。
作为本发明另一种实施例，本发明还提供一种按键阵列，如图8所示，包括上述的单按键，通过多个单按键的排列组合，形成按压面板上多个按键或组合按键。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种单按键，其特征在于，所述单按键包括按压面板、单按键传感器以及连接所述单按键传感器和所述按压面板的双面胶带；
所述单按键传感器包括基板、第一组感应器以及第二组感应器；
所述第一组感应器分布在所述基板上的中心区域，所述中心区域与所述按压面板上的按键中心相对应；
所述第二组感应器分布在所述基板上位于所述中心区域之外的区域；
所述第一组感应器和所述第二组感应器用于感应所述按压面板通过所述双面胶带传递到所述基板上的压力；
所述第一组感应器和第二组感应器包括分布在所述基板的正反两面的至少两对电阻，所述电阻在所述基板的表面发生拉伸或压缩变形时通过改变阻值以输出感应信号；
所述第一组感应器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，所述第一电阻和所述第二电阻设置于所述基板的正面，所述第三电阻和所述第四电阻设置于所述基板的反面，所述第一电阻与所述第三电阻相对设置，所述第二电阻与所述第四电阻相对设置。
2.如权利要求1所述的单按键，其特征在于，所述中心区域为以所述基板的中心为中心的规则形状或者不规则形状。
3.如权利要求2所述的单按键，其特征在于，所述中心区域为以所述基板的中心为圆心，以第一预设距离为半径的圆形区域。
4.如权利要求3所述的单按键，其特征在于，所述第一组感应器分布在所述圆形区域的圆弧上；
或者，所述第一组感应器中的一部分感应器分布在圆弧上，另一部分感应器分布在圆形区域内。
5.如权利要求3所述的单按键，其特征在于，所述第二组感应器分布在以所述基板的中心为圆心，以第二预设距离为半径的圆弧上，其中，所述第二预设距离大于所述第一预设距离。
6.如权利要求1至5任一项所述的单按键，其特征在于，所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端共接于电源电压，所述第一电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端，并构成所述第一组感应器的第一输出端，所述第二电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，并构成所述第一组感应器的第二输出端，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接于地。
7.如权利要求1至5任一项所述的单按键，其特征在于，所述第二组感应器包括第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻，所述第五电阻和所述第六电阻设置于所述基板的正面，所述第七电阻和所述第八电阻设置于所述基板的反面，所述第五电阻与所述第七电阻相对设置，所述第六电阻与所述第八电阻相对设置。
8.如权利要求7所述的单按键，其特征在于，所述第五电阻的第一端和所述第七电阻的第一端共接于电源电压，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端，并构成所述第二组感应器的第一输出端，所述第六电阻的第二端连接所述第八电阻的第一端，并构成所述第二组感应器的第二输出端，所述第六电阻的第二端和所述第八电阻的第二端共接于地。
9.一种按键阵列，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的单按键，通过多个单按键的排列组合，形成按压面板上多个按键或组合按键。
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