CN111694438A - 立体触控电容键盘 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的立体触控电容键盘，属于键盘装置技术领域。所述键盘包括盖壳、背板和电路板，所述盖壳内的键帽底端设有橡胶壳；所述橡胶壳内设有锥形弹簧；所述立体触控电容键盘消减了Caps键，Fn键，Shift键，Ctrl键以及上下左右方向键；所述背板包括压感层和电容层；所述电容层包括转换单元、判断单元、分发单元、输出单元和震动单元。所述键盘不仅有效的做小了键盘体积使其更便于携带，还降低了操作难度和复杂度，使键盘输入入门更加容易。
Description
技术领域
本发明涉及一种立体触控电容键盘，属于键盘装置技术领域。
背景技术
键盘为向PC等输入字符、文字及调整功能等最基本的设备。传统的键盘按照工作原理可分为机械键盘，塑料薄膜式键盘，导电橡胶式键盘以及无接点静电电容键盘。但就目前为止，所有的键盘交互逻辑十分单一，在输入转化字符时过分依赖CTRL、shift、Caps键的连按，在操作上有着些许的不便，对操作要求较高，影响打字速度。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中的技术问题，提出了立体触控电容键盘，所采取的技术方案如下：
立体触控电容键盘，所述键盘包括盖壳3、背板7和电路板24，所述盖壳3内的键帽1底端设有橡胶壳；所述橡胶壳内设有锥形弹簧8；所述立体触控电容键盘消减了Caps键，Fn键，Shift键，Ctrl键以及上下左右方向键；所述背板7包括压感层和电容层15；所述压感层包括多个压力传感器6；所述压力传感器6设置于所述橡胶壳内侧壁上和所述锥形弹簧8底部，设置在所述橡胶壳内侧壁上的压力传感器6具体位于所述锥形弹簧8的X轴和Y轴方向上，并与锥形弹簧8壁接触；所述电容层15包括转换单元、判断单元、分发单元、输出单元和震动单元；所述转换单元、判断单元、分发单元、输出单元和震动单元设置在背板7上；所述转换单元的压力信号输入端与所述压力传感器6的压力信号输出端相连；所述转换单元的压力转换获得的相应电信号输出端与所述判断单元的信号输入端相连；所述判断单元的判断信号输出端与所述分发单元的信号输入端相连；所述分发单元将收到的具体信号通过输出单元发给已连接的设备；所述分发单元将收到的具体信号传输给震动单元，其中，电容层15的作用是接受来自压力传感器6的信号，并将其输出给连接的设备和震动马达(误触时只传给马达误触信号，不传给连接设备信号)，使得马达做出相应地震动反馈。
进一步地，所述背板7还包括防尘板9，所述防尘板9设置在电容层15上。
进一步地，所述转换单元采用静电容导电膜顶层11；所述判断单元采用静电隔离层12；所述分发单元采用静电容导电膜底层13；所述输出单元采用静电容PCBA 14；所述静电容导电膜顶层11、静电隔离层12、静电容导电膜底层13和静电容PCBA 14依次从上到下叠层式设置在所述键盘底盖17上。
进一步地，所述震动单元采用震动马达层16结构；所述震动马达层16包括2至4个轴线性马达18；所述2至4个轴线性马达18覆盖整个立体触控电容键盘的键盘面，并建立键盘面Z轴方向上的震动。
进一步地，在所述电容层15上设置有电容器，所述电容器采用蛇形结构，以顺应按压键帽1的力的方向，使得应变传感器可以顺利检测到弹簧的形变。
进一步地，所述电路板24包括触摸面板21、触控按键PCB 20和键盘底板4；所述触摸面板21通过双面胶22粘接在触控按键PCB 20上；所述双面胶22厚度范围为0.1-0.15mm之间。
进一步地，所述立体触控电容键盘通过字母键、字符键、数字键、退出键、功能件和空格键的按键轻重程度、按键时长和/或按键摆动方向的搭配替代Caps键，Fn键，Shift键，Ctrl键以及上下左右方向键的功能。
进一步地，所述立体触控电容键盘的操作模式为：
轻按字母键打出小写字母，重按字母键打出大写字母，即利用重按字母键替代shift键加字母键和Caps键的功能；
轻按数字键打出相应数字，重按数字键打出数字上方对应的符号，即利用重按数字键替代shift键加数字键的功能；
轻按退出键和功能键实现退出键和功能键自身功能；重按退出键和功能键实现Fn键相应的功能，即利用重按退出键和功能键替代Fn键相应的功能；
长按字符键，数字键和字母键的功能与CTRL键和相应字符键，数字键和字母键配合使用时的功能保持一致，即利用长按字符键，数字键和字母键替代CTRL键和相应字符键，数字键和字母键配合使用时的功能；
重按空格键并上下左右摆动实现上下左右方向键功能，即利用重按空格键并上下左右摆动替代方向键功能；
当键盘检测到按压力较轻时视为误触。
进一步地，判断单元将按压力度大于1N小于4N视为轻按，判断单元将按压力度大于4N视为重按，判断单元将按动时间小于10ms或按压力度小于0.5N视为误按；判断单元将按键时间大于1s的按动方式视为长按。
进一步地，所述震动单元的震动模式如下：
当出现误触时，震动模块控制键盘短促(时间约为0.5s)的震动一下反馈给用户；
当出现轻按时，震动模块控制键盘轻震(振动幅度小于2mm)一下反馈用户；
当出现重按时，震动模块控制键盘强烈震动(振动幅度2.5mm)一下反馈用户。
本发明有益效果：
本发明提出的立体触控电容键盘通过按键轻重、按键时长和按键上下左右摆动的方式形成了一种全新的操作方式，并通过该操作方式消除了传统键盘中的Caps键，Fn键，Shift键，Ctrl键以及上下左右方向键，不仅有效的做小了键盘体积使其更便于携带，还降低了操作难度和复杂度，使键盘输入入门更加容易，有效降低了键盘操作门槛。并且由于降低了键盘操作输入的复杂度而有效提高了输入效率。
本发明提出的立体触控电容键盘通过加入震动马达层16形成完整的交互链，能够及时根据用户的输入信号反馈给用户不同的信息，降低了输错的概率，提升输入速度；增加了识别误触的功能，通过根据用户的输入力度和输入的键的数量智能地判断用户的误触行为，如有多个按键或有的按键按动力度较轻时就会被判断模块识别为误触；通过误触提醒有效降低了误触操作，提高输入准确性。该键盘可设置为单手操作模式(此模式下电容可被设置为同时按下多个按钮时只有一个生效)，解放用户的一只手，赋予用户更多的自由。
附图说明
图1为本发明所涉及的键盘盘面设计的平面结构图；
图2为本发明所设计的键盘键帽设计的平面结构图；
图3为本发明所设计的电容层结构设计简图；
图4为本发明所述震动层平面图；
图5为静电容PCBA 14层平面示意图；
图6为静电容PCBA 14侧层视图；
(1，键帽；2，柱塞；3，盖壳；4，底板；5，橡胶盖；6，压力传感器；7，背板，8，锥形弹簧；9，防尘板；10，弹力胶碗；11，静电容导电膜顶层；12，静电隔离层；13，静电容导电膜底层；14，静电容PCBA；15，电容层；16，震动马达层；17，键盘底盖，18，轴线性马达；19，触摸芯片；20，触控按键PCB；21，触摸面板；22，双面胶；23，接受来自分发单元信号的信号线；24，电路板)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1：
一种立体触控电容键盘，如图1至图3所示，所述键盘在处理输入信号时会根据其强弱，方向，持续时间和间歇时间进行评估和筛选，符合条件则输出相应的信号。具体的：
所述键盘包括盖壳3、背板7和电路板24，所述盖壳3中心位置插入柱塞2，所述柱塞2顶端设有键帽1，所述柱塞2底端插入盖壳3内；所述盖壳3下方设有底板4；所述底板4下方设有橡胶壳，所述所述橡胶壳内设有锥形弹簧8，所述弹簧的顶部与所述柱塞2底部相接触。所述橡胶壳设置在所述背板7上。
所述立体触控电容键盘消减了Caps键，Fn键，Shift键，Ctrl键以及上下左右方向键；所述背板7包括压感层和电容层15；所述压感层包括多个压力传感器6；所述压力传感器6设置于所述橡胶壳内侧壁上和所述锥形弹簧8底部，设置在所述橡胶壳内侧壁上的压力传感器6具体位于所述锥形弹簧8的X轴和Y轴方向上，并与锥形弹簧8壁接触；所述电容层15包括转换单元、判断单元、分发单元、输出单元和震动单元；所述转换单元、判断单元、分发单元、输出单元和震动单元设置在背板7上；所述转换单元的压力信号输入端与所述压力传感器6的压力信号输出端相连；所述转换单元的压力转换获得的相应电信号输出端与所述判断单元的信号输入端相连；所述判断单元的判断信号输出端与所述分发单元的信号输入端相连；所述分发单元将收到的具体信号通过输出单元发给已连接的设备；所述分发单元将收到的具体信号传输给震动单元，其中，转换单元将来自压力传感器6的应变转换为相应的电信号，并将该信号传递给判断单元，由判断单元将用户的行为识别为轻按，重按，长按，连按或误触等，再将判断出的结果传递给分发单元；所述分发单元将信号发送给输出单元和震动单元，所述输出单元将信号输入PC等设备中，震动单元依据输入信号的不同做出幅度不同的震动及时反馈给用户，使用户做出及时的调整。
其中，所述背板7还包括防尘板9，所述防尘板9设置在电容层15上。所述转换单元采用静电容导电膜顶层11；所述判断单元采用静电隔离层12；所述分发单元采用静电容导电膜底层13；所述输出单元采用静电容PCBA 14；所述静电容导电膜顶层11、静电隔离层12、静电容导电膜底层13和静电容PCBA 14依次从上到下叠层式设置在所述键盘底盖17上。所述震动单元采用震动马达层16结构；所述震动马达层16包括2至4个轴线性马达18，在其中一个轴线性马达18上设有接受来自分发单元信号的信号线23；所述2至4个轴线性马达18覆盖整个立体触控电容键盘的键盘面，并建立键盘面Z轴方向上的震动。
进一步的，在所述电容层15上设置有电容器，所述电容器采用蛇形结构，以顺应按压键帽1的力的方向，使得应变传感器可以顺利检测到弹簧的形变。
进一步的，所述电路板24包括触摸芯片19、触摸面板21、触控按键PCB 20和键盘底板4；触控按键的工作原理为：任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。当有人体手指按动按键时，人体手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。电容式按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后，将输出某个按键被按下的确定信号。电容式按键因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰会更加敏感，因此按键设计、面板的设计以及IC的选择都十分关键。
本实施例中，所述触摸面板21通过双面胶22粘接在触控按键PCB 20上；所述双面胶22厚度范围为0.1-0.15mm之间。本实施例采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求触控按键PCB20与面板之间没有空气，因为空气的介电系数为1，与面板的介电系数差异较大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶22与面板，双面胶22与触控按键PCB 20粘接，都是按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。触控按键PCB 20与双面板22粘接，触控按键PCB 20带双面胶22与面板装配时都要用定位夹具完成装配，装配完成后，要人工或用夹具压紧。为了触控按键PCB 20与盖壳3之间没有空气，需要在双面板上开孔和排气槽，并且与触控按键PCB 20上开孔配合。设计夹紧夹具时，重点压按键的部位，确保感应部位没有空气。可以据不同产品的定位和价格来选择适合的IC，比如SJT5104触摸IC。以SJT5104为例，SJT5104是专为四路触摸开关、四键触摸按键以及要求省电的电子产品而设计的低功耗低成本的4通道电容式触摸感应IC；提供SSOP-20小体积封装，四个按键的灵敏度均可独立设置；内嵌稳压系统，抗电源波动跌落干扰能力强；SJT5104具备环境温度、湿度的自适应能力，不会天气或环境变化而影响灵敏度和工作稳定性；在2.5V～5V电压范围内均可稳定工作，待机电流仅3uA，提供模拟机械按钮的直接输出模式和模拟机械开关的触发输出模式；触摸检测生效，其对应输出的高/低电平可通过功能设置端口直接设置。可设置多重按键消除功能，检测到过多按键同时触摸生效则判定为误触。
所述立体触控电容键盘通过字母键、字符键、数字键、退出键、功能件和空格键的按键轻重程度、按键时长和/或按键摆动方向的搭配替代Caps键，Fn键，Shift键，Ctrl键以及上下左右方向键的功能。
所述立体触控电容键盘的交互逻辑为：轻按字母键打出小写字母，重按字母键打出大写字母；轻按数字键打出数字；重按数字键打出上方的符号(即原来的shift键加数字键的功能)；轻按退出键和功能键实现对应的功能，重按esc，功能键，空格键视为原来的fn键加相应键的功能。长按字符键，数字键，字母键的功能和原来CTRL键和相应键的功能保持一致；重按空格键并上下左右摆动可实现方向键的功能。当键盘检测到按压力度较小时会判定为误触，键盘短促的震动一下反馈给用户；当键盘判定用户为轻按时，则轻轻震动一下，同理当判定用户为重按时则强烈地震动一下，以便及时纠正用户的输入内容，加快用户的输入速度，还能减缓用户的疲劳。即得到所述立体触控电容键盘的操作模式如下：
轻按字母键打出小写字母，重按字母键打出大写字母，即利用重按字母键替代shift键加字母键和Caps键的功能；
轻按数字键打出相应数字，重按数字键打出数字上方对应的符号，即利用重按数字键替代shift键加数字键的功能；
轻按退出键和功能键实现退出键和功能键自身功能；重按退出键和功能键实现Fn键相应的功能，即利用重按退出键和功能键替代Fn键相应的功能；
长按字符键，数字键和字母键的功能与CTRL键和相应字符键，数字键和字母键配合使用时的功能保持一致，即利用长按字符键，数字键和字母键替代CTRL键和相应字符键，数字键和字母键配合使用时的功能；
重按空格键并上下左右摆动实现上下左右方向键功能，即利用重按空格键并上下左右摆动替代方向键功能；
当键盘检测到按压力较轻时视为误触。
其中，判断单元将大于1N小于4N视为轻按，判断单元将按压力度大于4N视为重按，判断单元将按压时间小于10ms或按压力度小于0.5N视为误按；判断单元将按键时间大于1s的按动方式视为长按。
所述震动单元的震动模式如下：
当出现误触时，震动模块控制键盘短促的震动(振动时间0.5s)一下反馈给用户；
当出现轻按时，震动模块控制键盘轻震(振动幅度小于2mm)一下反馈用户；
当出现重按时，震动模块控制键盘强烈震动(振动幅度2.5mm)一下反馈用户。
本发明提出的立体触控电容键盘采用了全新的操作方式，削减了Caps，Fn，Shift，Ctrl键的位置，并合理地重新布局，减小了整体的盘面，更方便携带；同时，所述立体触控电容键盘利用轻按，重按，长按等操作代替以往采用shift、CTRL以及Fn等组合键带来的操作上的不便，降低了操作门槛；
本发明提出的立体触控电容键盘添加了震动马达层16，按键后会根据由信号判别到的用户的行为做出不同程度的震动反馈，形成完整的交互链，提高用户的输入体验，降低输错几率，提高输入效率；
本发明提出的立体触控电容键盘可以有效识别误触行为，当有多个按键或有的按键按动力度较轻时就会被判断模块识别为误触，降低了用户输错的概率，提升了操作者的输入效率；
本发明提出的立体触控电容键盘的逻辑单元分为三部分转化单元，判断单元和分发单元。转换单元负责将压力传感器上的应变转换为电信号；判断单元负责将收到的电信号依据其大小，方向，间隔时间识别为不同的操作方式(轻按，重按，长按和误触)，然后根用户所按下的按键确定其输入的内容；分发单元将收到的具体内容分别发给已连接的设备和震动单元，震动单元会根据用户的操作方式做出不同程度上的震动
本发明提出的立体触控电容键盘希望降低以往传统键盘对较快的打字速度的较高的熟练度的要求，并且主打便携式键盘，让大家随时随地能够方便打字，还能有效识别误触，并能够通过全新的操作方式和不同的震动反馈带来比传统键盘更好的操作体验。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.立体触控电容键盘，所述键盘包括盖壳、背板和电路板，所述盖壳内底端设有橡胶壳；所述橡胶壳内设有锥形弹簧；其特征在于，所述立体触控电容键盘消减了Caps键，Fn键，Shift键，Ctrl键以及上下左右方向键；所述背板包括压感层和电容层；所述压感层包括多个压力传感器；所述压力传感器设置于所述橡胶壳内侧壁上和所述锥形弹簧底部，设置在所述橡胶壳内侧壁上的压力传感器具体位于所述锥形弹簧的X轴和Y轴方向上，并与锥形弹簧壁接触；所述电容层包括转换单元、判断单元、分发单元、输出单元和震动单元；所述转换单元、判断单元、分发单元、输出单元和震动单元设置在背板上；所述转换单元的压力信号输入端与所述压力传感器的压力信号输出端相连；所述转换单元的压力转换获得的相应电信号输出端与所述判断单元的信号输入端相连；所述判断单元的判断信号输出端与所述分发单元的信号输入端相连；所述分发单元将收到的具体信号通过输出单元发给已连接的设备；所述分发单元将收到的具体信号传输给震动单元。
2.根据权利要求1所述立体触控电容键盘，其特征在于，所述背板还包括防尘板，所述防尘板设置在电容层上。
3.根据权利要求1所述立体触控电容键盘，其特征在于，所述转换单元采用静电容导电膜顶层；所述判断单元采用静电隔离层；所述分发单元采用静电容导电膜底层；所述输出单元采用静电容PCBA；所述静电容导电膜顶层、静电隔离层、静电容导电膜底层和静电容PCBA依次从上到下叠层式设置在所述键盘底盖上。
4.根据权利要求1所述立体触控电容键盘，其特征在于，所述震动单元采用震动马达层结构；所述震动马达层包括2至4个轴线性马达；所述2至4个轴线性马达覆盖整个立体触控电容键盘的键盘面，并建立键盘面Z轴方向上的震动。
5.根据权利要求1所述立体触控电容键盘，其特征在于，在所述电容层上设置有电容器，所述电容器采用蛇形结构，以顺应按压键帽的力的方向，使得应变传感器可以顺利检测到弹簧的形变。
6.根据权利要求1所述立体触控电容键盘，其特征在于，所述电路板包括触摸面板、触控按键PCB和键盘底板；所述触摸面板通过双面胶粘接在触控按键PCB上；所述双面胶厚度范围为0.1-0.15mm之间。
7.根据权利要求1所述立体触控电容键盘，其特征在于，所述立体触控电容键盘通过字母键、字符键、数字键、退出键、功能件和空格键的按键轻重程度、按键时长和/或按键摆动方向的搭配替代Caps键，Fn键，Shift键，Ctrl键以及上下左右方向键的功能。
8.根据权利要求1或6所述立体触控电容键盘，其特征在于，所述立体触控电容键盘的操作模式为：
轻按字母键打出小写字母，重按字母键打出大写字母，即利用重按字母键替代shift键加字母键和Caps键的功能；
轻按数字键打出相应数字，重按数字键打出数字上方对应的符号，即利用重按数字键替代shift键加数字键的功能；
轻按退出键和功能键实现退出键和功能键自身功能；重按退出键和功能键实现Fn键相应的功能，即利用重按退出键和功能键替代Fn键相应的功能；
长按字符键，数字键和字母键的功能与CTRL键和相应字符键，数字键和字母键配合使用时的功能保持一致，即利用长按字符键，数字键和字母键替代CTRL键和相应字符键，数字键和字母键配合使用时的功能；
重按空格键并上下左右摆动实现上下左右方向键功能，即利用重按空格键并上下左右摆动替代方向键功能；
当键盘检测到按压力较轻时视为误触。
9.根据权利要求8所述立体触控电容键盘，其特征在于，判断单元将按压力度大于1N小于4N视为轻按，判断单元将按压力度大于4N视为重按，判断单元将按动时间小于10ms或按压力度小于0.5N视为误按；判断单元将按键时间大于1s的按动方式视为长按。
10.根据权利要求1或9所述立体触控电容键盘，其特征在于，所述震动单元的震动模式如下：
当出现误触时，震动模块控制键盘短促的震动一下反馈给用户，其中，短促振动的指振动时间为0.5s；
当出现轻按时，震动模块控制键盘轻震一下反馈用户，其中，轻震的振动幅度为小于2mm；
当出现重按时，震动模块控制键盘强烈震动一下反馈用户，其中，强烈震动的振动幅度为2.5mm。
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| CN201910185135.2A CN111694438A (zh) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 立体触控电容键盘 |
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|---|---|---|---|
| CN201910185135.2A CN111694438A (zh) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 立体触控电容键盘 |
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| CN111694438A true CN111694438A (zh) | 2020-09-22 |
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ID=72475476
Family Applications (1)
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN104252238A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-12-31 | 胡世曦 | 一种带有触摸板的键盘 |
| CN105912163A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-31 | 北京小米移动软件有限公司 | 实体按键组件、终端、触控响应方法及装置 |
| CN206178678U (zh) * | 2016-09-21 | 2017-05-17 | 宿迁琛博信息科技有限公司 | 一种具有按摩效果的键盘 |
| CN206774432U (zh) * | 2017-04-14 | 2017-12-19 | 精元电脑股份有限公司 | 薄型电容式字键 |
| CN107943304A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-04-20 | 捷开通讯(深圳)有限公司 | 键盘及设置有键盘的智能移动终端 |
-
2019
- 2019-03-12 CN CN201910185135.2A patent/CN111694438A/zh active Pending
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