CN111327306A - 触控按键和操作手柄 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触控按键和操作手柄，触控按键包括：键帽，形成有中空腔体，且具有感测区域；填充件，容纳于所述中空腔体内，所述填充件包括相连接的第一端面、侧面及第二端面，所述第一端面和所述第二端面相对设置，所述感测区域在所述第一端面上的投影面积大于0；第一感应电极层，覆盖于所述填充件的第一端面和第二端面，并至少部分覆盖所述侧面；及，第二感应电极层，与所述第一感应电极层相对设置且相互绝缘。上述触控按键，键帽设计为空心结构，使其厚度降低。通过将第一感应电极层包覆于填充件的外部并将填充件放置于键帽内，键帽的上表面与第一感应电极层的间距缩小，有效提高了第一感应电极层对触摸操作的检测灵敏度。

Description

触控按键和操作手柄

技术领域

本发明涉及触控技术领域，特别是涉及一种触控按键和操作手柄。

背景技术

触摸式按键装置具有反应灵敏、易于操作、外观简洁、使用寿命长等优点，在游戏手柄、家用电器等产品上的应用越来越普及。触摸式按键装置具有一个凸出的按钮，以方便用户按压。按钮的下方设置有电容传感器，当用户手指接触按钮表面时，引起电容传感器的电容变化，进而获得触摸信号。前述按钮的厚度可达到10mm以上，导致电容传感器的检测灵敏度较低，用户体验不佳。

发明内容

基于此，有必要针对现有触摸式按键装置的按钮厚度大导致电容传感器的灵敏度较低的问题，提供一种触控按键和操作手柄。

一种触控按键，包括：

键帽，形成有中空腔体，且具有感测区域；

填充件，容纳于所述中空腔体内，所述填充件包括相连接的第一端面、侧面及第二端面，所述第一端面和所述第二端面相对设置，所述感测区域在所述第一端面上的投影面积大于0；

第一感应电极层，覆盖于所述填充件的第一端面和第二端面，并至少部分覆盖所述侧面；及，

第二感应电极层，与所述第一感应电极层相对设置且相互绝缘。

上述触控按键，键帽设计为空心结构，使其厚度降低。通过将第一感应电极层包覆于填充件的外部并将填充件放置于键帽内，在键帽外形尺寸以及第一感应电极层和第二感应电极层的间距保持不变的情况下，键帽的上表面与第一感应电极层的间距缩小，有效提高了第一感应电极层对触摸操作的检测灵敏度。

在其中一个实施例中，所述键帽的厚度小于或等于2mm，和/或，所述键帽的横截面为圆形，所述横截面的直径大于或等于4mm。

在其中一个实施例中，所述第一感应电极层的电阻值小于或等于10毫欧。

在其中一个实施例中，所述触控按键还包括显示模组，所述显示模组设于所述第二感应电极层背离所述第一感应电极层的一侧。

在其中一个实施例中，所述键帽和所述填充件均由透明材质制成，所述第一感应电极层和所述第二感应电极层均为透明导电材料。

在其中一个实施例中，所述触控按键还包括控制芯片，所述控制芯片与所述第二感应电极层电连接。

在其中一个实施例中，所述触控按键还包括保护膜，所述保护膜设于所述第一感应电极层暴露于所述键帽之外的区域。

在其中一个实施例中，所述触控按键还包括导电层，所述导电层形成于所述第一感应电极层与所述第二感应电极层相对的区域，所述导电层在所述第二感应电极层上的投影面积大于所述第一感应电极层在所述第二感应电极层上的投影面积。

在其中一个实施例中，所述触控按键还包括弹性缓冲件，所述弹性缓冲件设于所述第一感应电极层和所述第二感应电极层之间。

一种操作手柄，包括面板和若干所述的触控按键，所述触控按键设于所述面板上。

附图说明

图1为一实施例中触控按键的截面图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。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，并不表示是唯一的实施方式。

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方式的目的，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。

操作手柄是电子游戏机的重要组成部件，用户可通过操纵其按钮等，实现对游戏虚拟角色的控制。本发明操作手柄包括面板和若干触控按键，触控按键设于面板上，该触控按键可以用作功能键、暂停键或Home键等。相较于传统的物理按键，触控按键具有反应灵敏、易于操作、外观简洁、使用寿命长等优点。可以理解的，在游戏过程中，用户的视线主要集中于游戏画面，设计者将触控按键凸出设置于面板的上表面，用户仅凭借触感即可完成相应操作。需要说明的是，上述触控按键还可以应用于遥控器或者家用电器例如洗衣机、电饭煲、热水器等。

请参阅图1，触控按键100包括键帽10、填充件20、第一感应电极层30及第二感应电极层40。键帽10形成有中空腔体，填充件20容纳于中空腔体内。填充件20包括相连接的第一端面21、侧面22及第二端面23，第一端面21和第二端面23相对设置。第一感应电极层30覆盖于填充件20的第一端面21和第二端面23，并至少部分覆盖侧面22。

触控按键100的工作原理如下：用户手指靠近触控按键100的感测区域时，手指和大地构成的感应电容与第一感应电极层30和大地构成的感应电容并联，使得总感应电容值增加，控制电路通过监测电容值变化能够获得触摸信号。用户按压键帽10时，带动第一感应电极层30朝靠近第二感应电极层40的方向移动，第一感应电极层30和第二感应电极层40的间距变小，第二感应电极层40的电容值改变，进而控制电路能够检测到按压信号。通过电路设计，确保按压操作在触摸操作发生之后才能被响应，非人手的触碰被屏蔽，减少误触发的可能。

上述触控按键100，键帽10设计为空心结构，使其厚度降低。通过将第一感应电极层30包覆于填充件20的外部并将填充件20放置于键帽10内，在键帽10外形尺寸以及第一感应电极层30和第二感应电极层40的间距保持不变的情况下，键帽10的上表面与第一感应电极层30的间距缩小，有效提高了第一感应电极层30对触摸操作的检测灵敏度。

在一些实施例中，填充件20的外表面被第一感应电极层30完全包覆。在其他实施例中，填充件20的第一端面21、第二端面23以及部分侧面22包覆有第一感应电极层30。第一感应电极层30的材质具体可以是氧化铟锡、银、石墨烯等。例如，可通过真空溅镀的方式在填充件20的表面形成氧化铟锡膜。填充件20的形状与键帽10的中空腔体相匹配，在本实施例中，填充件20为圆柱形，第一端面21和第二端面23分别为圆柱形的顶面和底面，侧面22为圆柱形的圆周面。需要说明的是，填充件20还可以是椭圆柱形或立方体形。

键帽10的上表面形成有感测区域，感测区域在第一端面21上的投影面积大于0，即感测区域与第一端面21的夹角小于90°，在理想情况下，感测区域与第一端面21相互平行。

键帽10的厚度h小于或等于2mm，避免感测区域与第一感应电极层30的间距过大，而影响检测灵敏度。在一实施例中，键帽10的厚度h为1mm。键帽10的横截面为圆形，横截面的直径D大于或等于4mm。在实际应用场景中，用户可能会在一定时间内高频按动触控按键100，键帽10的横截面尺寸应不小于4mm，保证用户手指与键帽10具有足够大的接触面积，避免受力面积过小而产生不适。此外，覆盖于第二端面23的第一感应电极层30的面积，会直接影响第一感应电极层30和第二感应电极层40所组成电容传感器的电容值，为保证电容传感器的检测灵敏度，第二端面23的面积不宜过小。第一端面21的直径d≤D–2h，键帽10横截面的直径D越大，则第一端面21的直径d越大。而第二端面23与第一端面21的面积相等，相应地，键帽10横截面的直径D越大，第二端面23的面积越大，则第二感应电极层40的检测灵敏度越高。

键帽10包括主体部11和设于主体部11的配合部12，面板开设有安装槽，配合部12能够卡接于安装槽内。

第一感应电极层30的电阻值小于或等于10毫欧。通过选用合适的电极材料并控制工艺参数，将第一感应电极层30的电阻值维持在较小范围内，电阻值越小，导通性越强，有利于提高其检测灵敏度。

触控按键100还包括控制芯片50，控制芯片50与第二感应电极层40电连接。控制芯片50通过导线与第二感应电极层40电连接，以便进行信号传输。控制芯片50上设有驱动电路和检测电路，驱动电路向第二感应电极层40施加电压，使第二感应电极层40带有正电荷并形成开放的电场，第一感应电极层30朝向第二感应层40的表面会带上负电荷。用户手指靠近或触摸键帽10时，引起第一感应电极层30上的电荷分布变化，进而使第二感应电极层40的电容值改变，电容值的变化量超过一定阈值时，检测电路能够检测到触摸信号。类似地，用户按压键帽10时，第一感应电极层30靠近第二感应电极层40，引起第二感应电极层40的电容值变化，电容值的变化量超过一定阈值时，检测电路能够检测到按压信号。仅在第二感应电极层40上设置导线，即可实现触摸信号和按压信号的检测，由于第二感应电极层30的位置固定，避免导线松动或断开。

触控按键100还包括显示模组60，显示模组60设于第二感应电极层40背离第一感应电极层30的一侧。显示模组60用于显示标识图案，以区分不同触控按键100的功能。在一些实施例中，显示模组60与控制芯片50通讯连接，可根据控制芯片50输出的信号相应调整显示画面。

键帽10和填充件20均由透明材质制成。第一感应电极层30和第二感应电极层40均为透明导电材料，确保显示模组发出的光线能够透过第一感应电极层30、第二感应电极层40及键帽10而被用户观察到。键帽10和填充件20的材质可以为亚克力或有机玻璃等。第一感应电极层30和第二感应电极层40的材质包括氧化铟锡、金属网格、透明导电高分子薄膜(PEDOT)或纳米银等。

触控按键100还包括保护膜70，保护膜70设于第一感应电极层30暴露于键帽10之外的区域，保护膜70能够隔绝空气和水汽，避免第一感应电极层30发生氧化或腐蚀，保护膜具体可以是聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)。

触控按键100还包括导电层80，导电层80形成于第一感应电极层30与第二感应电极层40相对的区域，导电层80在第二感应电极层40上的投影面积大于第一感应电极层30在第二感应电极层40上的投影面积。导电层80的设置，增大了第一感应电极层30和第二感应电极层40组成的电容器的相互覆盖面积，有利于提高检测灵敏度。

触控按键100还包括弹性缓冲件90，弹性缓冲件90设于第一感应电极层30和第二感应电极层40之间。键帽10向下运动后，弹性缓冲件90被压缩，当用户手指松开后，弹性缓冲件90能够带动键帽10复位。弹性缓冲件90的材质包括弹簧、弹片、海绵或橡胶，需要说明的是，弹性缓冲件90为绝缘体。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种触控按键，其特征在于，包括：

键帽，形成有中空腔体，且具有感测区域；

填充件，容纳于所述中空腔体内，所述填充件包括相连接的第一端面、侧面及第二端面，所述第一端面和所述第二端面相对设置，所述感测区域在所述第一端面上的投影面积大于0；

第一感应电极层，覆盖于所述填充件的第一端面和第二端面，并至少部分覆盖所述侧面；及，

第二感应电极层，与所述第一感应电极层相对设置且相互绝缘。

2.根据权利要求1所述的触控按键，其特征在于，所述键帽的厚度小于或等于2mm，和/或，所述键帽的横截面为圆形，所述横截面的直径大于或等于4mm。

3.根据权利要求1所述的触控按键，其特征在于，所述第一感应电极层的电阻值小于或等于10毫欧。

4.根据权利要求1所述的触控按键，其特征在于，所述触控按键还包括显示模组，所述显示模组设于所述第二感应电极层背离所述第一感应电极层的一侧。

5.根据权利要求4所述的触控按键，其特征在于，所述键帽和所述填充件均由透明材质制成，所述第一感应电极层和所述第二感应电极层均为透明导电材料。

6.根据权利要求1所述的触控按键，其特征在于，所述触控按键还包括控制芯片，所述控制芯片与所述第二感应电极层电连接。

7.根据权利要求1所述的触控按键，其特征在于，所述触控按键还包括保护膜，所述保护膜设于所述第一感应电极层暴露于所述键帽之外的区域。

8.根据权利要求1所述的触控按键，其特征在于，所述触控按键还包括导电层，所述导电层形成于所述第一感应电极层与所述第二感应电极层相对的区域，所述导电层在所述第二感应电极层上的投影面积大于所述第一感应电极层在所述第二感应电极层上的投影面积。

9.根据权利要求1所述的触控按键，其特征在于，所述触控按键还包括弹性缓冲件，所述弹性缓冲件设于所述第一感应电极层和所述第二感应电极层之间。

10.一种操作手柄，其特征在于，包括面板和若干如权利要求1-9任一项所述的触控按键，所述触控按键设于所述面板上。

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