CN117174515A - 一种触控键帽、键盘及键盘触控输入组件 - Google Patents

一种触控键帽、键盘及键盘触控输入组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及键盘技术领域，公开了一种触控键帽，包括电路板以及键帽体，电路板设于键帽体上或/和键盘上，电路板上设有触控电路，触控电路电连接有电容式感应触控件，电容式感应触控件为触控按键、触控滑条和触控板中的一种或多种，触控电路设有MCU，电容式感应触控件与MCU电连接，电容式感应触控件设置在键帽体的顶部臂体的内面、内部以及外面中的任一处，或者电容式感应触控件设置在键帽体的侧部臂体的内面、内部、外面中的任一处，又或者电容式感应触控件设置在键帽体的棱边处，使用该触控键帽的键盘能在既定的键位数量的前提下增加按键的数量，交互效率高。本发明还公开了一种键盘触控输入组件，以便与键盘结合使用或单独使用。

Description

一种触控键帽、键盘及键盘触控输入组件
技术领域
本发明涉及键盘技术领域，特别是涉及一种触控键帽、键盘及键盘触控输入组件。
背景技术
现有的键盘作为一种世界通用的平价人机交互设备，通常由键盘底壳、控制电路板、按键轴体、轴体定位板(上壳)及按键键帽组成。自19世纪初打字机诞生、键盘初具雏形至今，其内的按键开关工作原理与连接方式已历经多次迭代，从机械开关、电容检测开关直到光信号开关，从有线的AT接口、PS/2接口、USB接口到后来无线的2.4g、蓝牙连接，但人与键盘的交互方式几乎从未改变，一直都为从上往下按压按键为主。
近年来，为了追求桌面美观与鼠标移动空间，又或仅仅是为了适应小户型下的小书桌，部分消费者开始从108键标准(100％)配列转向87键(也称80％配列，去掉了数字键区，即小键盘区)、68键(也称65％配列，在80％配列基础上去掉了功能区并简化了控制区，即简化了F1-F12并去掉了Insert、Delete、Home、End、PageUp、PageDown中的任意两键)以及61键(也称60％配列，去掉功能区与控制区)等配列。按键数的缩减是把双刃剑，虽然提高了空间利用率，但也同时带来了更高的学习成本、交互成本(需要用组合键的方式实现原本的单键操作)与购买成本(新兴配列的产量远不及100％配列，生产时难以产生相当的规模效应，高出来的成本将被转嫁给消费者)。
与此同时，市场上开始流行起右上角带有一颗旋钮的键盘。相比按键操作，旋钮在诸如音量调节、视图视角调节、画面缩放调节等特定操作中具有无可比拟的直观性与步进精度/速度。但旋钮类键盘也同样存在成本控制问题与交互效率(用户双手需要退出“打字姿态”)问题。
综上，需要一种键盘，能在既定的按键数量和体积的前提下，增加更多的可用按键，且用户在操作时无需退出“双手打字”的手部姿态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能在既定的按键数量和体积的前提下，增加更多的可用按键，便于操作的触控键帽。
为了实现上述目的，本发明提供了一种触控键帽，包括电路板以及键帽体，所述电路板设于所述键帽体上或/和键盘上，所述电路板上设有触控电路，所述电路板电连接有电容式感应触控件，所述电容式感应触控件为触控按键、触控滑条和触控板中的一种或多种，所述触控电路设有MCU，所述电容式感应触控件与所述MCU电连接，所述电容式感应触控件设置在所述键帽体的顶部臂体的内面、内部以及外面中的任一处，或者所述电容式感应触控件设置在所述键帽体的侧部臂体的内面、内部、外面中的任一处，又或者所述电容式感应触控件设置在所述键帽体的棱边处。
作为本发明的优选方案，所述电路板包括触控区和放置区，所述电容式感应触控件设于所述触控区内，所述触控电路设于所述放置区内，所述放置区设置在所述键帽体上或/和键盘上。
作为本发明的优选方案，所述电路板为柔性电路板，所述柔性电路板设于所述键帽体上，所述触控区固定在所述键帽的侧部臂体的内面上，所述放置区设于所述键帽体与触控区相邻一侧臂体的内面上。
同时，基于上述触控键帽，一种键盘，包括控制电路板以及上述述的触控键帽，所述触控键帽设于所述键盘的键位处，所述触控电路与所述控制电路板电连接。
作为本发明的优选方案，所述触控键帽设于所述键盘的边缘键位处，所述键帽体朝外的侧部为触控侧，所述电容式感应触控件设置在所述触控侧的臂体的内面、内部、外面中的任一处。
作为本发明的优选方案，所述触控键帽设置多个，多个所述触控键帽的所述电容式感应触控件分别与同一个所述MCU电连接，形成触控键组。
作为本发明的优选方案，所述触控键组设置多个，每个所述触控键组分别设有一个所述MCU。
作为本发明的优选方案，本键盘还包括转接器，所述转接器设有输入接口和输出接口，所述控制电路板与所述输入接口电连接，所述输出接口用于与计算机通讯连接。
同时，本发明还提供了一种键盘触控输入组件，包括电路板以及用于与键盘的控制电路板/和计算机通讯连接的转接器，所述电路板上设有触控电路，所述触控电路电连接有电容式感应触控件，所述电容式感应触控件为触控按键、触控滑条和触控板中的一种，所述触控电路设有MCU，所述MCU分别与所述电容式感应触控件和所述转接器电连接。
本发明提供的一种触控键帽，与现有技术相比，其有益效果在于：当手指触碰键帽体与电容式感应触控件位置对应的部位时，设置在键帽体上的电容式感应触控件会感应到手指的触碰，从而使得电容式感应触控件被触发而发出信号，该信号传输至MCU，经由MCU处理后输出指令信号，使得本触控键帽具备触控输出的功能；本发明还提供了一种使用了该触控键帽的键盘，能在既定的键位的数量下增加更多的可用按键，能使用一个手指实现两个或多个组合键的输出，能保持“双手打字”的状态使用触控滑条的功能，操作简便，交互效率高；触控键帽设于键盘的边缘键位处，且键帽体朝外的一侧为触控侧，确保了键帽体的触控侧的外壁露出，以便人们触摸操作以触发触控键帽的触控输出功能；本发明还提供了一种键盘触控组件，该组件可与传统的键盘的键帽结合使得传统的键盘具备额外的触控输入功能，或者单独使用，相当于额外的触控键盘。
附图说明
图1是本发明的触控键帽的结构图；
图2是图1的另一角度结构图；
图3是本发明的键帽体的底部设有侧部凹槽的结构图；
图4是本发明的具有触控键帽的键盘的结构图；
图5是本发明的触控键帽与控制电路板的连接关系图；
图6是本发明的触控键帽与转接器的连接关系图；
图7是本发明的键盘触控输入组件的连接关系图；
图中，1、触控键帽；11、柔性电路板；111、电容式感应触控件；112、MCU；113、触控区；114、放置区；12、键帽体；121、触控侧；122、侧部凹槽；2、控制电路板；21、转接器；3、计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1-2所示，一种触控键帽，包括电路板以及键帽体12，电路板设于键帽体12上或/和键盘上，即电路板设于键帽体12上，或者电路板设于键盘上，又或者电路板设于键帽体12和键盘上(如电路板分为电连接的两部分，其中一部分设于键帽体12上，另一部分设于键盘上)，电路板设有触控电路，触控电路电连接有电容式感应触控件111，电容式感应触控件111为触控按键、触控滑条和触控板中的一种或多种，触控电路设有MCU112，电容式感应触控件111与MCU112电连接，键帽体12的一侧为触控侧121，电容式感应触控件111设置在键帽体12的顶部臂体的内面、内部以及外面中的任一处，或者电容式感应触控件111设置在键帽体12的侧部臂体的内面、内部、外面中的任一处，又或者电容式感应触控件111设置在键帽体12的棱边处，可以理解的是，在确保能正常触发的前提下，在键帽体12的同一个部位，可设置两个甚至多个电容式感应触控件111。
本实施例的工作原理为：当手指靠近(触摸)电容式感应触控件111时，电容式感应触控件111中的电容会与手指耦合，从而使得电容式感应触控件111中的电容量发生改变，通过其测量电容量就可以判断手指的碰触，电容式感应触控件111可以在间隔绝缘材料(玻璃和塑料等)外壳20mm以上的情况下，准确无误地侦测到手指的有效触摸。基于上述原理，当手指触碰键帽体12与电容式感应触控件111位置对应的部位时，设置在键帽体12上的电容式感应触控件111会感应到手指的触碰，从而使得电容式感应触控件111被触发而发出信号，该信号传输至MCU112，经由MCU112处理后输出指令信号，使得本触控键帽1除了原有的键帽功能外，还额外具备触控输出功能，具体为：当电容式感应触控件111为触控按键时，手指触碰键帽体12的键帽体12与电容式感应触控件111位置对应的部位时(顶部或侧部或棱边)，便能触发该触控按键，即本实施例的触控键帽1具备触控按键的功能；当电容式感应触控件111为触控滑条，手指在键帽体12与电容式感应触控件111位置对应的部位上滑移便能触发该触控滑条，即本实施的触控键帽1具备触控滑条的功能；当电容式感应触控件111为触控板，手指在键帽体12与电容式感应触控件111位置对应的部位上滑移便能触发该触控板，即本实施例的触控键帽1具备触控板的功能。
当电容式感应触控件111设置在键帽体12的顶部臂体的内面(即键帽体12的顶部臂体的内侧面)、内部(即键帽体12的顶部臂体的内部，如键帽体12的顶部臂体的内侧设有顶部凹槽，电容式感应触控件111嵌入顶部凹槽内)以及外面(即键帽体12的顶部臂体的外侧面)中的任一处时，手指触摸键帽体12的顶部时，电容式感应触控件111便会被触发，从而实现触控输出功能，为了防止字符输出混乱(触摸键帽体12时的输出与按下键帽体12时的输出相互干涉)，需要设置一个控制键帽体12的触控功能启停的开关，关闭键帽体12的触控功能后，能正常按下键帽体12以输出字符，或者由软件屏蔽触控输出的信号。
当电容式感应触控件111设置键帽体12的触控侧121臂体(即键帽体12一侧的臂体)的内面(内侧面)、内部(即键帽体12的侧部臂体的内部，如键帽体12的侧部臂体的内侧或底面设有侧部凹槽122，电容式感应触控件111嵌入侧部凹槽122内，如图3所示，可以理解的是，为了便于连接，此时键帽体12需要设置分别与键帽体12的内部以及侧部凹槽122连通的通线孔)、外面(外侧面)中的任一处，又或者电容式感应触控件111设置在键帽体12的棱边处时，当用户按下键帽体12以输出字符时，电容式感应触控件111便不会被触发，触控功能与字符输出功能不相互干涉。
示例性的，电路板包括触控区113和放置区114，电容式感应触控件111设于触控区113内，即触控区113设于键帽体12上，触控电路设于放置区114内，放置区114设置在键帽体12上或键盘上，放置区114可设置在键帽体12的任意位置上，甚至可设置在键盘的控制电路板2或功能子板上，此时，放置区114与触控区113并非一定是一体的，放置区114与触控区113可以是分离两个部分，两者可通过电路板、导线、滑轨甚至是经过改造的导电的按键轴体连接。
示例性的，电路板为柔性电路板11，柔性电路板11设于键帽体12上，触控区113固定在键帽的侧部臂体的内面上，电路板设有折线，折线将柔性电路板11划分为触控区113和放置区114，电容式感应触控件111设于触控区113内，触控电路设于放置区114内，触控区113固定键帽的侧部臂体的内面上，放置区114设于键帽体12与触控区113相邻的一侧臂体的内面上，即将柔性电路板11弯折后固定在键帽体12的内侧壁上，便于柔性电路板11固定在键帽体12的内部，避免当键帽体12被按压下降时，柔性电路板11会被挤压，同时使得键帽体12的侧部臂体的内面上只设有电容式感应触控件111，电容式感应触控件111的触控感应面积可设置为与键帽体12的侧部臂体的内面的面积一致，以确保电容式感应触控件111能精准地被触发，此外，在其它实施例中，放置区114可设置在触控区113的同一内面上或其它内面上，甚至可重叠设置在触控区113的背面，又或者放置区114设置在键帽体12的顶部臂体的内面上。
同时，基于上述触控键帽1，本发明还提供了一种键盘，包括控制电路板2上述的触控键帽1，触控键帽1设于键盘的键位处，触控电路与控制电路板2电连接，该键盘与计算机3连接时，MCU112发出的指令信号传输至计算机3，即该键盘的键帽为上述的触控键帽1，从而使得该键盘具备触控输出的功能。
示例性的，如图4-6所示，触控键帽1设于键盘的边缘键位处，键帽体12朝外的一侧为触控侧121，电容式感应触控件111设置在键帽体12的触控侧121的臂体的内面、内部、外面中的任一处，边缘键位即靠近键盘的边缘的键位，以108键的键盘为例，边缘键位即为处于图2的虚线框上的键位，键帽体12朝外的一侧为触控侧121，即键帽体12靠近键盘的边缘的一侧，如图2中，位于“空格键”键位上的键帽体12的前侧为触控侧121，当触控键帽1安装在位于键盘的角落处的边缘键位处时，该触控键帽1具有两个朝外的侧面，如位于键盘上的“右Enter”键位处的触控键帽1，其键帽体12的前侧和右侧均为触控侧121，此时可在其中一个触控侧121上(具体为设于触控侧121臂体的内面或内部或外面或棱边处)设置电容式感应触控件111，或者在两个触控侧121上均设置电容式感应触控件111，此时，两个触控侧121可设置两个电容式感应触控件111，又或者一个电容式感应触控件111设置在两个触控侧121上。
本实施例的工作原理为：触控键帽1设于键盘的边缘键位处，且键帽体12朝外的一侧为触控侧121，确保了键帽体12的触控侧121的臂体的露出，以便人们触摸操作以触发触控键帽1的触控输出功能。
当电容式感应触控件111为触控按键时，触控键帽1除了能输出其所在键位上的字符指令外，当触摸键帽体12的电容式感应触控件111被触发时，触控键帽1还能输出另外的字符指令，该字符指令能通过程序进行更改，以适应用户的使用需求和使用习惯，如将位于“F4键”键位上的触控键帽1输出字符指令设为“Alt”,当用户的手指碰触该触控键帽1以触发其电容式感应触控件111的同时，将该触控键帽1按下(如手指碰触键帽体12的触控侧121的臂体时，在摩擦力的作用下将该键帽体12牵引至按下的状态)，此时便能实现输出“Alt+F4”的组合键，用户仅用一根手指就完成了原本两根手指才能按出的组合键。一般地，原本需要n根手指同时按下的组合键，在使用触控键帽1时所需的手指数量可降至n/2(向上取整)根，交互效率得到了翻倍的提升。
对于61键的60％配列键盘，装备本发明的触控键帽1后可增加31颗按键，按键数提升超过50％，控制体验将大幅反超未装备本发明的触控键帽1的65％及80％配列键盘；对于108键的100％配列键盘，装备本发明的触控键帽1后可增加39颗按键，按键数提升也有36％之多；65％及80％配列的提升效果则介于上述两者之间，增加的按键除了用于补全配列按键外，也可以自定义以用作应用程序或脚本(宏)的快捷启动键、配置切换键或是常用组合键的快捷触发键，能够节省大量键盘和鼠标操作。
当电容式感应触控件111为触控滑条时，能通过触发触控滑条以实现音量调节等功能，用户在触发触控键帽1的触控滑条时，无需退出“双手打字”的手部姿态，如在“空格键”的键位上设置具有触控滑条功能的触控键帽1，此时大拇指稍稍移动便可触发触控滑条，这种姿态上的连贯可以显著提高交互效率，也有助于维持用户的精神专注及工作思路的连贯。
当电容式感应触控件111为触控板时，能通过触发触控板以实现移动鼠标指针等功能。
示例性的，触控键帽1设置多个，多个触控键帽1的电容式感应触控件111分别与同一个MCU112电连接，形成触控键组，从而减少MCU112的数量，以便简化电路和降低成本，触控键组设置多个，每个触控键组分别设有一个MCU112，一般地，5个-6个电容式感应触控件111共用一个MCU112，因此需设置多个MCU112以满足更多的触控键帽1的设置。
一般地，当键盘在生产制作时，可直接将触控键帽1的触控电路与控制电路板2电连接，从而实现触控键帽1的连接安装；示例性地，本键盘还包括转接器21，转接器21设有输入接口和输出接口，控制电路板2与输入接口电连接，输出接口用于与计算机3通讯连接(包括有线通讯连接和无线通讯连接)，即转接器21将控制电路板2的线路与电路板的线路整合后再与计算机3连接，以便更换触控键帽1，此外，通过设置转接器21，能便于传统键盘改装为具有本发明的触控键帽1的键盘。
如图7所示，本发明还提供了一种键盘触控输入组件，包括电路板以及用于与键盘的控制电路板2或/和计算机3通讯连接的转接器21，通讯连接包括有线通讯连接和无线通讯连接，无线通讯连接如蓝牙连接、wifi连接等，可通过独立电池或连接到键盘电池供电，电路板上设有触控电路，触控电路电连接有电容式感应触控件111，电路板上设有触控电路，电容式感应触控件111为触控按键、触控滑条和触控板中的一种或多种，触控电路设有MCU112，MCU112分别与电容式感应触控件111和转接器21电连接。
当本组件的转接器21与传统的键盘的控制电路板2通讯连接时，本组件与传统的键盘结合使用，从而对传统的键盘进行改装，可使得键盘的键帽具备额外的触控功能；当本组件的转接器21与计算机3通讯连接时，本组件可单独使用，相当于一个额外独立的触控键盘，此外，转接器21还可分别与键盘的控制电路板2以及计算机3通讯连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种触控键帽，其特征在于：包括电路板以及键帽体，所述电路板设于所述键帽体上或/和键盘上，所述电路板上设有触控电路，所述触控电路电连接有电容式感应触控件，所述电容式感应触控件为触控按键、触控滑条和触控板中的一种或多种，所述触控电路设有MCU，所述电容式感应触控件与所述MCU电连接，所述电容式感应触控件设置在所述键帽体的顶部臂体的内面、内部以及外面中的任一处，或者所述电容式感应触控件设置在所述键帽体的侧部臂体的内面、内部、外面中的任一处，又或者所述电容式感应触控件设置在所述键帽体的棱边处。
2.根据权利要求1所述的触控键帽，其特征在于：所述电路板包括触控区和放置区，所述电容式感应触控件设于所述触控区内，所述触控电路设于所述放置区内，所述放置区设置在所述键帽体上或/和键盘上。
3.根据权利要求2所述的触控键帽，其特征在于：所述电路板为柔性电路板，所述柔性电路板设于所述键帽体上，所述触控区固定在所述键帽的侧部臂体的内面上，所述放置区设于所述键帽体与所述触控区相邻的一侧臂体的内面上。
4.一种键盘，其特征在于：包括控制电路板以及如权利要求1-3任一项所述的触控键帽，所述触控键帽设于所述键盘的键位处，所述触控电路与所述控制电路板电连接。
5.根据权利要求4所述的键盘，其特征在于：所述触控键帽设于所述键盘的边缘键位处，所述键帽体朝外的侧部为触控侧，所述电容式感应触控件设置在所述触控侧的臂体的内面、内部、外面中的任一处。
6.根据权利要求4所述的键盘，其特征在于：所述触控键帽设置多个，多个所述触控键帽的所述电容式感应触控件分别与同一个所述MCU电连接，形成触控键组。
7.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于：所述触控键组设置多个，每个所述触控键组分别设有一个所述MCU。
8.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于：还包括转接器，所述转接器设有输入接口和输出接口，所述控制电路板与所述输入接口电连接，所述输出接口用于与计算机通讯连接。
9.一种键盘触控输入组件，其特征在于：包括电路板以及用于与键盘的控制电路板或/和计算机通讯连接的转接器，所述电路板上设有触控电路，所述触控电路电连接有电容式感应触控件，所述电容式感应触控件为触控按键、触控滑条和触控板中的一种或多种，所述触控电路设有MCU，所述MCU分别与所述电容式感应触控件和所述转接器电连接。
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