CN204539113U - 电容式按键单元及采用所述按键单元的键盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电容式按键单元。所述电容式按键单元包括按压体、支撑架及可调电容器，所述支撑架支撑所述按压体，所述可调电容器包括弹性导体及耦合设置的第一电极、第二电极，所述按压体一端弹性抵压所述弹性导体，所述支撑架支撑所述弹性导体，所述弹性导体弹性伸缩改变所述第一电极、第二电极耦合所形成的电容值。本实用新型的电容式按键单元结构简单、可靠性高、使用寿命长且成本低。同时本实用新型还提供一种采用所述电容式按键单元的键盘。

Description

电容式按键单元及采用所述按键单元的键盘

技术领域

本实用新型涉及电子输入设备，尤其涉及一种按键单元及采用所述按键单元的键盘。

背景技术

随着现代电子科技的发展，电子产品逐渐深入人们的生活中，各类电子产品，如电话机、手机、笔记本电脑、遥控器等伴随人们的日常生活。

按键单元作为上述电子产品的输入装置，其扮演的角色尤为重要。现有技术的按键单元主要采用薄膜开关作为开关元件，当按压按键时，所述按键下移过程中，施压至所述薄膜开关，驱使所述薄膜开关自身的导通，将物理机械输入信号转换为电子输入信号，实现输入动作。

然而，上述设计方案仍然存在如下缺陷：

首先，机械开关按键的电极之间需要相互反复接触实现导通，导致电极之间相互摩擦损耗，降低按键可靠度，缩短使用寿命；

其次，为了提高按压灵敏度，需要在电极表面设置金、银等导电性佳的材料，如此，导致成本增加。

实用新型内容

为了解决现有技术键盘可靠性低、使用寿命短及成本高的技术问题，本实用新型提供一种可靠性高、使用寿命长且成本低的电容式按键单元及采用所述按键单元的键盘。

一种电容式按键单元，包括按压体、支撑架及可调电容器，所述支撑架支撑所述按压体，所述可调电容器包括弹性导体、耦合设置的第一电极、第二电极，所述按压体一端弹性抵压所述弹性导体，所述支撑架支撑所述弹性导体，所述弹性导体弹性伸缩改变所述第一电极、第二电极耦合所形成的电容值。

在本实用新型提供的电容式按键单元的一种较佳实施例中，所述可调电容器还包括基体，所述第一电极、第二电极分设于所述基体二相对侧表面，所述第一电极临近所述弹性导体侧设置。

在本实用新型提供的电容式按键单元的一种较佳实施例中，所述可调电容器还包括第一绝缘体及第二绝缘体，所述第一绝缘体与所述第二绝缘体分设于所述基体的二相对侧表面，所述第一电极夹设于所述基体与所述第一绝缘体之间，所述第二电极夹设于所述基体与所述第二绝缘体之间。

在本实用新型提供的电容式按键单元的一种较佳实施例中，所述按压体按压所述弹性导体改变所述第一电极、第二电极耦合所形成的电容值的电容值。

在本实用新型提供的电容式按键单元的一种较佳实施例中，沿竖直方向，所述弹性导体的中心介于所述第一电极与第二电极水平方向连线的中心处。

在本实用新型提供的电容式按键单元的一种较佳实施例中，所述弹性导体是不锈钢弹簧。

在本实用新型提供的电容式按键单元的一种较佳实施例中，在竖直方向上，所述第一电极与所述第二电极间隔设置，且分设在所述基体二相对侧表面。

在本实用新型提供的电容式按键单元的一种较佳实施例中，所述第一电极及第二电极采用化学沉积或者电镀工艺形成在所述基体表面。

一种键盘，所述键盘包括多个阵列设置的键帽、多个按压体、支撑板及多个可调电容器，所述支撑板包括多个通孔，所述键帽分别对应盖设所述按压体，所述可调电容器包括弹性导体及耦合设置的第一电极、第二电极，所述按压体一端弹性抵压所述弹性导体，所述支撑板支撑所述弹性导体，所述弹性导体贯穿所述通孔设置，所述弹性导体弹性伸缩改变所述第一电极、第二电极耦合所形成的电容值。

在本实用新型提供的键盘的一种较佳实施例中，所述键盘还包括多个阵列设置的驱动芯片、行驱动线及多个列驱动线，所述驱动芯片分别通过行驱动线分别与所述第一电极对应电连接，以及通过所述列驱动线分别与所述第二电极对应电连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的电容式按键单元及采用所述按键单元的键盘的优点在于：

一、本实用新型提供的电容式按键单元采用相互隔离设置的电极片替代薄膜开关，避免电极接触磨损，提高产品可靠度，延长使用寿命。

二、本实用新型提供的电容式按键单元因为电极片之间相互隔离设置，所以也不需要在所属电极片外部增加设置额外的金、银等良导体，进一步降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型提供的键盘的立体分解示意图；

图2是图1所示键盘的其中一按键单元的侧面剖视图；

图3是图1所示电路板的一侧表面示意图；

图4是图1所示电路板的另一侧表面示意图；

图5是图1所示电路板叠加后的线路结构示意图；

图6是图1所示电路板侧面剖视图；

图7是本实用新型按键单元一种工作状态的侧面剖视图；

图8是本实用新型按键单元另一种工作状态的侧面剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请同时参阅图1，是本实用新型提供的键盘的立体结构示意图。所述键盘1包括多个键帽11、多个按压体13、多个弹性导体15、支撑板16、电路板17及驱动芯片18。

所述键帽11是用以外界提供压力至所述键盘1的介面，其包括收容空间(图未示)。所述多个键帽11呈阵列设置，具体而言，针对各种不同型号的键盘，其排列对应适应性调整，如笔记本键盘、普通键盘等。

所述按压体13与所述键帽11一一对应。所述键帽11盖设在所述按压体13端部，使得所述按压体13对应收容在所述键帽11的收容空间内，所述按压体13的顶部抵接所述键帽11内侧表面设置。当所述键帽11受外力作用而上下移动时，其推动所述按压体13同步沿竖直方向上下移动。所述按压体13包括凸起131，其临近所述键帽11一端设置。

再请结合参阅图2，是图1所示键盘的其中一按键单元的侧面剖视图。所述弹性导体15的数量分别与所述按压体13及所述键帽11一一对应。所述弹性导体15是采用不锈钢金属材料加工而成的弹簧。所述弹性导体15一端套设于所述按压体13。所述弹性导体15的端部抵接所述按压体13的凸起131。当所述键帽11沿竖直方向下行移动时，其压缩所述弹性导体15，同时所述弹性导体15产生反作用力作用于所述按压体13。当取消外力作用时，在所述弹性导体15恢复形变作用力下，所述弹性导体15推动所述按压体13及所述键帽11同步沿竖直方向上行移动。

请再次参阅图1，所述支撑板16是一矩形框架，其包括多个通孔161，所述通孔161同样阵列设于所述支撑板16上，所述通孔161的位置与所述键帽11、按压体13及弹性导体15的位置相对应。所述按压体15的部分及所述弹性导体15对应收容于所述通孔161内，所述键帽11盖设在所述通孔161一端开口处，并且其内侧表面抵接所述按压体13的一端。

请结合参阅图3、图4、图5及图6，其中图3是图1所示电路板的一侧表面示意图，图4是图1所示电路板的另一侧表面示意图，图5是图1所示电路板线路叠加后的线路结构示意图，图6是图1所示电路板侧面剖视图。所述电路板17包括基体171、第一电极173、第二电极175、第一绝缘层176、第二绝缘层177、行阵列线178及列阵列线179。

所述基体171是一承载所述第一电极173、第二电极175的绝缘基材。所述第一电极173与所述第二电极175分别设置在所述基体171的二相对侧表面，且在竖直方向上，所述第一电极173、第二电极175的投影相互间隔设置，也就是说，所述第一电极片173与所述第二电极175在竖直方向上相互不重叠。所述第一绝缘层176、所述第二绝缘层177分别设于所述基体171的二相对侧表面，所述第一电极173夹设于所述第一绝缘层176与所述基体171之间。所述第二电极175夹设于所述第二绝缘层177与所述基体171之间。所述第一绝缘层176、第一电极173、基体171、第二电极175、第二绝缘层177依次层叠设置，且所述第一绝缘层176临近所述弹性导体15侧设置。

设定所述电路板17表面所在平面为水平面，平行于所述电路板边缘一侧方向为X轴方向，垂直于所述X轴方向为Y轴方向，则所述行阵列线178是平行于X轴方向，且多个行阵列线178彼此间隔排布设置。所述行阵列线178与所述第一电极173设于同一侧，且其一端分别与所述第一电极173对应电连接设置。所述列阵列线179与所述第二电极175设于同侧，且其一端分别与所述第二电极175对应电连接设置。

所述驱动芯片18设于所述电路板的表面，且所述驱动芯片18与所述第一电极173、第二电极175的另一端对应电连接。

当组装上述键盘1时，其包括如下步骤：

首先，提供所述电路板17及驱动芯片18，将所述驱动芯片18设于所述电路板17，且所述驱动芯片18通过行阵列线178、列阵列线179分别与所述电路板17的第一电极173、第二电极175对应电连接；

其次，提供支撑板16、电路板17，所述支撑板16与所述电路板17叠合设置；

接着，提供按压体13及弹性导体15，所述弹性导体15套设于所述按压体13一端，其一端抵接所述按压体13的凸起131，另一端抵接所述电路板17表面的第一绝缘层176，所述按压体13及所述弹性15导体的另一端贯穿所述支撑板16的通孔161；

再者，提供键帽11，所述键帽11盖设在所述按压体13端部，且对应所述通孔161的开口处，至此，完成所述键盘1的组装。

在上述键盘1中，取其中一键帽11、一按压体13、一弹性导体15、支撑板16、电路板17及驱动芯片18组成一按键单元，则所述键盘1包括多个按键单元，每一按键单元对应一输入信号，分别操作不同按键单元的导通与否，实现对所述键盘1的不同的输入需求。

在每一按键单元中，所述弹性导体15配合耦合设置的所述第一电极173、第二电极175组成电容值可调的耦合电容器。其中在竖直方向上，所述弹性导体15的中心位于所述第一电极173、第二电极175水平连线的中心处。所述第一电极173、第二电极175相互耦合形成电容器，所述弹性导体15设于所述第一电极173、第二电极175水平方向连线的中心处。依据电容的计算公式，电容值通常代表其容纳电荷的本领，设定用字母C表示，则电容器的电容值C＝εS/4πkd，其中d为电极之间的间距，S代表电极的正对面积，ε代表介电常数，k为静电常数。在按键单元中，所述第一电极173、第二电极175之间的间d固定。因为所述弹性导体15的存在，其位于所述第一电极173与所述第二电极175之间，则当所述弹性导体15受外力按压作用时，所述弹性导体15作为介质作用于所述第一电极173、第二电极175之间的电场，随着所述弹性导体15的压缩形变，其对所述第一电极173、第二电极175之间的电场作用不断变化，也就是说，其介电常数ε随着弹性导体15的伸缩而变化，当处于压缩状态时，因为所述弹性导体15填充所述第一电极173、第二电极175之间的电场；当处于伸长状态时，因为所述弹性导体15少量填充所述第一电极173、第二电极175之间的电场；因此弹性导体15压缩及恢复的过程中，其介电常数ε对应动态变化。因此，当按压所述键帽11，进而带动所述按压体13下行移动，压缩所述弹性导体15，改变所述弹性导体15的介电常数，结果改变存在于所述第一电极173、第二电极175之间的电容值C；当取消外力作用时，同样因为所述弹性导体15的延伸而改变存在于所述第一电极173、第二电极175之间的电容值C，所述行阵列线178、列阵列线179对应反馈所述弹性导体15、第一电极173、第二电极175组成耦合电容器变化量至所述驱动芯片18。所述驱动芯片18依据接收到的电容变化量，对应判断所述按键单元的工作状态，以反馈驱动信号，产生输入信号。对本领域技术人员而言，其可以设定当电容值增大至设定值时，则对应产生输入信号，实现所述按键单元的输入操作，还可以设定当电容值减小至设定值时，对应产生输入信号，实现所述按键单元的输入操作，具体如图7及图8所示。且，所述设定值的大小，依据不同键盘的操作需要而灵活设定，在本实施方式中，不一一举例赘述。

相较于现有技术，在本实用新型的按键单元中，所述弹性导体15、第一电极173、第二电极175组成电容值随所述弹性体15的压缩性变而同步改变的可调耦合电容器，通过检测所述可调电容器的电容变化值界定所述按键单元的导通与否，避免采用导电薄膜，完全避免电极之间的接触摩擦损耗，提高产品可靠度，延长使用寿命。同时，采用价格低廉的普通导体作为电极，减少使用金、银等良导体，进一步降低成本。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电容式按键单元，其包括：

按压体；及

支撑架，所述支撑架支撑所述按压体，其特征在于：所述电容式按键单元还包括可调电容器，所述可调电容器包括：

弹性导体、耦合设置的第一电极、第二电极，所述按压体一端弹性抵压所述弹性导体，所述支撑架支撑所述弹性导体，所述弹性导体弹性伸缩改变所述第一电极、第二电极耦合所形成的电容值。

2.根据权利要求1所述的电容式按键单元，其特征在于，所述可调电容器还包括基体，所述第一电极、第二电极分设于所述基体二相对侧表面，所述第一电极临近所述弹性导体侧设置。

3.根据权利要求2所述的电容式按键单元，其特征在于，所述可调电容器还包括第一绝缘体及第二绝缘体，所述第一绝缘体与所述第二绝缘体分设于所述基体的二相对侧表面，所述第一电极夹设于所述基体与所述第一绝缘体之间，所述第二电极夹设于所述基体与所述第二绝缘体之间。

4.根据权利要求1所述的电容式按键单元，其特征在于，所述按压体按压所述弹性导体改变所述第一电极、第二电极耦合所形成的电容值的电容值。

5.根据权利要求4所述的电容式按键单元，其特征在于，沿竖直方向，所述弹性导体的中心介于所述第一电极与第二电极水平方向连线的中心处。

6.根据权利要求1所述的电容式按键单元，其特征在于，所述弹性导体是不锈钢弹簧。

7.根据权利要求3所述的电容式按键单元，其特征在于，在竖直方向上，所述第一电极与所述第二电极间隔设置，且分设在所述基 体二相对侧表面。

8.根据权利要求7所述的电容式按键单元，其特征在于，所述第一电极及第二电极采用化学沉积或者电镀工艺形成在所述基体表面。

9.一种键盘，所述键盘包括多个阵列设置的键帽及支撑板，所述支撑板包括多个通孔，其特征在于，所述键盘还包括多个按压体、多个可调电容器，所述多个按压体阵列设置，所述键帽分别对应盖设所述按压体，所述可调电容器包括弹性导体及耦合设置的第一电极、第二电极，所述按压体一端弹性抵压所述弹性导体，所述支撑板支撑所述弹性导体，所述弹性导体贯穿所述通孔设置，所述弹性导体弹性伸缩改变所述第一电极、第二电极耦合所形成的电容值。

10.根据权利要求9所述的键盘，其特征在于，还包括多个阵列设置的驱动芯片、行驱动线及多个列驱动线，所述驱动芯片分别通过行驱动线分别与所述第一电极对应电连接，以及通过所述列驱动线分别与所述第二电极对应电连接。