CN213024320U - 一种键盘和电子设备组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种键盘和电子设备组件，涉及电子设备技术领域。该键盘包括叠置的表面敷层、触控层、振动补强结构、振动集中传递结构、信号采集结构、压电结构以及基座，其中：表面敷层，设置有多个键位；触控层，设置于表面敷层与振动补强结构之间；振动集中传递结构，固定于振动补强结构的远离表面敷层的一侧；信号采集结构，用于采集压电结构的压电信号，并为压电结构加载驱动电压；压电结构，设置于振动集中传递结构与基座之间，且压电结构固定于基座。采用本实用新型实施例的键盘，用户可通过表面敷层上的键位，以及按压键位接收到的振感较强的触觉反馈，准确的按到正确的键位上，从而降低误输入概率，提升用户的使用体验。

Description

一种键盘和电子设备组件

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及到一种键盘和电子设备组件。

背景技术

当今时代，键盘作为办公和游戏使用场景的主要输入设备，用户对其各种特性的期望值越来越高。

常用的键盘有两种，一种是实体键盘，其在使用时，用户手指按压后，按键有一定行程量，用户松开手指后按键反弹会托着手指向上移动，此为一个完整的按压过程，其可带来细腻舒适的体验。但是，该类键盘较为厚重，不便于携带。另一种键盘为虚拟键盘，该键盘可实现多功能耦合，但是由于其表面为平面结构，且没有反馈、反馈太弱或者反馈是全局的，导致不能进行键位识别，必须结合视觉来使用。

目前，如何使键盘既能够实现细腻舒适的使用体验、多功能耦合，又具有轻薄便携等特点已成为本领域技术人员亟待解决的难题。

实用新型内容

第一方面，本实用新型提供了一种键盘，该键盘包括层叠设置的表面敷层、触控层、振动补强结构、振动集中传递结构、信号采集结构、压电结构以及基座。其中：在表面敷层上设置有多个键位，用户可根据键位处与非键位处的触感不同以进行对键位的识别。触控层，设置于表面敷层与振动补强结构之间，可在手指触摸并按压键位时，用于触摸信号的识别。振动集中传递结构，固定于振动补强结构的远离表面敷层的一侧。信号采集结构，具有设置于振动集中传递结构与压电结构之间的部分，用于采集压电结构的压电信号，并为压电结构加载驱动电压。压电结构，设置于振动集中传递结构与基座之间，且压电结构固定于基座。

本实用新型的键盘在使用时，手指触摸并按压键位，压电结构在接收到振动信号指令后产生振动(形变)，信号采集结构随之发生形变。振动集中传递结构将压电结构的最大形变处的振动，向键盘的前侧进行传递。另外，振动补强结构在接收到振动后，可用于增大对应键位处的振动面积，以提升目标键位的区间范围内的振感一致性，这样只要是手指按压到目标键位的区间范围内，触控层和表面敷层即可将振动传递给用户，用户手指接收到强度基本相同的较强振感，告知用户按压有效，从而能够实现良好的反馈体验。

在一种可能的实现方式中，在表面敷层与基座之间形成容置空间，基座的边缘区域形成有支撑部，在对表面敷层进行固定时，表面敷层可与基座的支撑部进行连接。这样，可将键盘的其它层结构容置于该容置空间中，以实现对其保护。

在一种可能的实现方式中，具体设置表面敷层时，表面敷层可为一体成型结构，或表面敷层可包括叠置的第一层结构和第二层结构。

当表面敷层为叠置的两层结构时，第一层结构可为平面结构，第二层结构为设置于第一层结构上的凸起或凹陷，该凸起或凹陷作为表面敷层的键位。在该实现方式中，第二层结构可通过粘接等方式固定于第一层结构，以通过设置有第二层结构的键位处，与未设置第二层结构的非键位处的触感的不同，来实现对键位的识别。

另外，表面敷层为叠置的两层结构时，还可以使第一层结构与第二层结构可拆卸连接。其中，第一层结构上设置有凸起或凹陷，第二层结构设置于第一层结构与触控层之间。凸起或凹陷作为表面敷层的键位。在该实现方式中，也可以通过第一层结构上的键位处的凸起或凹陷的触感，与非键位处的触感的不同，来实现用于对于键位的识别。

为了避免第一层结构与第二层结构相扣合后发生相对移动，还可以在第一层结构上设置第一限位结构，同时，在第二层结构设置第二限位结构，并使第一限位结构与第二限位结构限位卡接。

由于第二层结构设置于第一层结构与触控层之间，还可以将第二层结构与触控层形成触控板，以用于实现键盘的触控功能的基础上，使键盘的结构得到有效的简化。

在一种可能的实现方式中，表面敷层的键位处的刚度，大于相邻两个键位之间部分的刚度；键位处与两个键位之间部分的材料相同或者不同。例如，键位处与非键位处采用同一种材料制成，这时可通过增加键位处的材料的厚度，来达到键位处的刚度大于非键位处的刚度的目的。另外，还可以使键位处采用杨氏模量较大的材料制成，非键位处采用杨氏模量较小的材料制成，来达到键位处的刚度大于非键位处的刚度的目的，从而避免非键位处、非目的键位处的振动传递，从而可降低压感串扰和振动串扰。

在一种可能的实现方式中，在具体设置压电结构时，压电结构包括层叠设置的基板和压电陶瓷，压电陶瓷具有第一电极和第二电极，基板与压电陶瓷的第一电极连通。第一电极与第二电极分别与信号采集结构电连接。

另外，还可以对应于每个键位设置有两个压电结构，两个压电结构的第一电极短接为同一电极后与信号采集结构电连接，两个压电结构的第二电极分别与信号采集结构电连接。

在一种可能的实现方式中，当压电结构的自身伸缩方向为纵向时，压电结构可以包括压电陶瓷，压电陶瓷的第一电极和第二电极沿键盘的层结构的叠置方向相对设置，或第一电极和第二电极设置于压电陶瓷的同一表面，且第一电极和第二电极分别与信号采集结构电连接。

在一种可能的实现方式中，两个或者两个以上的压电结构通过振动补强结构连通。以用于提升目的键位处的振感，提升键位面积上的振动一致性。

在一种可能的实现方式中，键位、振动补强结构以及压电结构的中心线重合，振动补强结构的面积与键位的面积相等。这样，可将由振动集中传递结构传递上来的中心区域的上的按压、振动形变扩散到该键位的整个设置区域，以有利于提高目标键位的整个设置区域内各处压感、振感的一致性。

在一种可能的实现方式中，还可将不同的压电结构通过振动补强结构连通。其中，在将两个或两个以上的压电结构通过振动补强结构进行连通时，可使压电结构与键位正对设置。或者使压电结构与键位错位设置。从而提升振感，提升键位面积上的振动一致性。

在一种可能的实现方式中，键盘还包括除隙结构，在具体设置该除隙结构时，除隙结构固定于基座，且除隙结构与触控层连接，触控层通过振动补强结构、振动集中传递结构和信号采集结构对压电结构施加朝向基座的压力；或，除隙结构与信号采集结构连接，信号采集结构对压电结构施加朝向基座的压力；或，除隙结构与振动补强结构连接，振动补强结构通过振动集中传递结构和信号采集结构对压电结构施加朝向基座的压力。从而将压电结构预压到基座上，以用于消除压电结构与基座之间的局部空隙。

第二方面，本实用新型还提供了一种电子设备组件，该电子设备组件包括电子设备以及第一方面的键盘。其中，电子设备与键盘通过通信接口进行连接，以实现电子设备与键盘之间的信号传输。

本实用新型实施例的电子设备组件在使用时，可通过键盘的按键或者触控功能实现对电子设备的信息输入。另外，通过键盘的振动集中传递结构将信号采集结构的最大形变处的振动，向键盘的前侧进行传递。振动补强结构在接收到振动后，可用于增大对应键位处的振动面积，以提升对应键位的区间范围内的振感一致性。这样，用户在使用该键盘进行输入操作时，即便是不通过视觉对键位进行确认(盲打)，也可准确的按到正确的键位上，并能够接收到对应键位处的振动反馈，确认按键已按下且输入成功，从而可降低误输入概率，提升用户的使用体验。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的键盘的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的键盘的键位识别方法流程图；

图3为本实用新型一实施例的键盘的表面敷层的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例的键盘的表面敷层的结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例的键盘的表面敷层的结构示意图；

图6为本实用新型另一实施例的键盘的结构示意图；

图7a为本实用新型一实施例的键盘的振动补强结构的结构示意图；

图7b为本实用新型另一实施例的键盘的振动补强结构的结构示意图；

图7c为本实用新型另一实施例的键盘的振动补强结构的结构示意图；

图7d为本实用新型另一实施例的键盘的振动补强结构的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例的键盘的除隙结构的结构示意图；

图9为本实用新型另一实施例的键盘的除隙结构的结构示意图；

图10为本实用新型一实施例的键盘的除隙结构的分布图；

图11为本实用新型另一实施例的键盘的除隙结构的分布图；

图12为本实用新型另一实施例的键盘的结构示意图；

图13为本实用新型另一实施例的键盘的结构示意图；

图14a为本实用新型另一实施例的键盘的结构示意图；

图14b为本实用新型另一实施例的键盘的结构示意图；

图15为本实用新型一实施例的键盘的背光结构的结构示意图；

图16为本实用新型另一实施例的键盘的表面敷层的结构示意图；

图17为本实用新型一实施例的电子设备组件的结构示意图。

附图标记：

1-键盘；101-表面敷层；1011-键位；1012A、1012C-第一层结构；

1012B、1012D-第二层结构；10121-第一限位结构；10122-第二限位结构；

102-触控层；103-振动补强结构；1031-第一连接部；1032-第二连接部；1033-镂空结构；

104-振动集中传递结构；105-信号采集结构；1051-开孔；1052-固定部；1053-连接部；

106-压电结构；1061-基板；1062-压电陶瓷；107-基座；1071-支撑部；

108A、108B、108C、108D、108E、108F-粘接结构；109-除隙结构；110-绝缘层；

111-出声孔；112-导光板；113-LED光源组；114-电源管理模块；115-微控制单元；

116-压电驱动、采集模块；117-电容驱动IC；118-加速度传感器；119-电容电极；

2-电子设备。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本实用新型的限制。如在本实用新型的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本实用新型的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

为了方便理解本实用新型实施例提供的键盘，下面首先说明一下其具体的应用场景，本实用新型实施例提供的键盘可以但不限于为应用于普通办公用台式电脑的键盘、便携笔记本电脑上的键盘、轻办公的平板电脑或者掌上电脑(personal digital assistant，PDA)等的键盘套，或者适配手机的小型键盘，计算器或者游戏手柄上的按键等。

传统的实体键盘在使用的过程中，用户手指按压按键时会产生一定的行程量，而目前实体键盘的按键常由弹簧，薄膜开关和剪刀脚，或者蝶式、锅仔片式等机械结构组成。这些形式的按键，通过结构件(弹簧、硅胶碗、击发弹片)的形变，将原本处于断路状态的触点(机构触点、薄膜开关、弹片等)接通，而剪刀脚式键盘的剪刀脚和蝶式键盘的键桥，只能够起到让键帽平动的作用。从传统的实体键盘的按键结构以及实现按压的原理上来说，其难以做到产品的减薄。另外，由于实体键盘的每个按键都是独立的，按键与按键之间有较深的沟槽，如果在该按键上添加触摸功能，其体验会很差。

对于传统的虚拟键盘来说，其常用于显示屏上，以通过触摸电容或按压电阻的变化来识别输入。在不使用键盘时，可对其进行隐藏。该键盘在使用时，可对键盘的位置、排布方式，以及键位的标识模式等进行调整。在一些传统的设计中，也有通过机身的马达带动整个设备的振动来实现输入反馈的，但效果很差。本实用新型实施例的键盘旨在解决上述问题，以提升键盘的输入反馈性能，从而提升用户使用体验。

参照图1，本实用新型实施例提供了一种键盘1，该键盘1可以包括层叠设置的表面敷层101、触控层102、振动补强结构103、振动集中传递结构104、信号采集结构105、压电结构106以及基座107。其中，在本实用新型实施例中，键盘1的朝向用户的一侧为键盘1的前侧。表面敷层101设置于键盘1的前侧，在表面敷层101上设置有多个键位1011。在表面敷层1的键位1011处与非键位处，用户手指的触觉感受不同，从而可有利于实现键盘1的键位1011识别功能。触控层102设置于表面敷层101与振动补强结构103之间，以用于实现触控功能。另外，触控层102为柔性结构，其可以但不限于为触控柔性电路板(flexible printedcircuit，FPC)，以在手指按压表面敷层101时，该触控层102可发生形变，以便于实现振动的传递。

振动集中传递结构104固定于振动补强结构103的远离表面敷层101的一侧，基座107位于键盘1的后侧，以作为整个键盘1的支撑结构件。对应于键盘1的每个键位1011均设置有一个压电结构106，压电结构106设置于振动集中传递结构104与基座107之间，且固定于基座107，基座107可以但不限于由绝缘材料制成，从而避免其将压电结构106短路。压电结构106可用于识别手指按压并可用于进行振动的反馈，继续参照图1，压电结构106与振动集中传递结构104正对设置，在一个可能的实施例中，压电结构106与振动集中传递结构104的中心线重合，以对压电结构106的形变量最大处的振动进行传递。信号采集结构105可以但不限于为FPC，其可在手指按压键盘1时，用于采集压电信号，并为压电结构106加载驱动电压。

为了了解本实用新型实施例的键盘1的键位1011识别原理，可以参照图2，图2为本实用新型一个实施例的键盘1的键位1011识别方法流程图。在本实用新型以下各实施例中，为便于对方案的理解，均以触控层102为FPC，信号采集结构105为FPC为例进行说明。该识别方法可以为：

当用户手指触到并按压目标键位1011时，压电结构106变形，从而产生压电信号；将该压电信号与一设定的信号阈值范围进行比较，当该压电信号超出了设定的信号阈值范围时，压电结构106不动作，用户不会接收触觉反馈。当该压电信号落入设定的信号阈值范围时，处理器对该压电信号进行降噪滤波处理，将该滤波处理后的压电信号与一设定的信号阈值范围进行比较，当该滤波处理后的压电信号超出了设定的信号阈值范围时，压电结构106不动作，用户不接收触觉反馈。

另外，当用户手指触到并按压目标键位1011时，触控层102上的触摸信号改变；将该触摸信号与一设定的信号阈值范围进行比较，当该触摸信号超出了设定的信号阈值范围时，压电结构106不动作，用户不接收触觉反馈。当该触摸信号落入设定的信号阈值范围时，处理器对该触摸信号进行降噪滤波处理，并对该降噪滤波后的触摸信号进行定位检测。当检测到的触摸信号的位置与键位1011的区间范围相比，位置过偏时，压电结构106不动作，用户不会接收触觉反馈。

在一个可能的实施例中，当滤波处理后的压电信号落入了设定的信号阈值范围内，且检测到的触摸信号的位置落在键位1011的区间范围内时，处理器向压电结构106发送振动信号指令。压电结构106在接收到振动信号指令后产生振动(形变)，信号采集结构105随之发生形变。振动集中传递结构104将压电结构106的最大形变处的振动，向键盘1的前侧进行传递。另外，振动补强结构103在接收到振动后，可用于增大对应键位1011处的振动面积，以提升目标键位1011的区间范围内的振感一致性。这样只要是手指按压到目标键位1011的区间范围内，振动即可通过触控层102和表面敷层101传递给用户，用户手指接收到强度基本相同的较强振感，告知用户按压有效，从而有利于提升键盘1的使用便利性。

本实用新型实施例的键盘1，可同时实现按压和触控功能。另外，其可提升对应键位1011的区间范围内的振感一致性，并可使用户手指能够接收到振感较强的触觉反馈。这样，用户在使用该键盘1进行输入操作时，即便是不通过视觉对键位1011进行确认(盲打)，也可准确的按到正确的键位1011上，从而降低误输入概率，提升用户的使用体验。另外，由于本实用新型实施例的键盘1由多个层结构叠置组成，这样通过对各层结构的厚度的调整可实现键盘1的薄型化设计。在本实用新型一个可能的实现方式中，键盘1可做到3mm以下，例如可为2.3mm、2.5mm、2.8mm等。

在表面敷层101的键位1011表面设置有凹凸结构，以用于实现手指的键位1011识别。在具体设置表面敷层101时，表面敷层101可采用一体成型的结构，其中，对应于手指按压的键位1011呈凹陷或凸起状。当对应于手指按压的键位1011呈凸起状时，可参照图1，手指可按压在凸起的键位1011上以实现输入操作。在该实施例中，还可对每个凸起状的键位1011做圆角处理，以有利于提升手指触感。另外，还可在使凸起被按压时能够与触控层102相接触的基础上，将凸起的键位1011设置为中空结构，以增加按下的行程感。除此之外，还可以将凸起的表面设置为凹面，以更适应手指的弧度，从而使其使用感受更佳，更有利于实现对键位的识别。

当对应于手指按压的键位1011呈凹陷状时，可参照图3，手指按压在凹陷的键位1011上以实现输入操作。在该实施例中，可将相邻的两个凹陷的键位1011之间的界限(棱)作模糊化处理，以在手指进行键位1011识别的过程中，触感更加顺畅。另外，凹陷/凸起的深度可设置的较小，以提高表面敷层101的触摸表面的平整性，从而避免影响手指触感。值得一提的是，为了使手指能够感受到键位与非键位之间的区别，凹陷/凸起的深度也不可过小，例如，可大于等于0.2mm。

在本实用新型另一个实施例中，可参照图4，表面敷层101还可以采用两层连接结构的方式。其中，第一层结构1012A可设置为一平面结构，其可降低表面敷层101的制造工艺难度，并且还可用于负责整个键盘1表面的平整性。第二层结构1012B可为设置于第一层结构1012A上的凸起结构，以用于键位的识别与手指触感的实现。另外，第一层结构1012A与第二层结构1012B可为同一种材质制成，也可采用不同材质制成。凸起结构可以是结构设计的形式，以通过粘接的方式固定于第一层结构1012A；也可以是通过油墨喷涂等方式来实现。在该实施例中，通过将结构可靠性与振动传递、键位识别与手指触感进行结构上的分离，其可获得良好的用户体验。

除了上述的设置方式外，表面敷层101还可采用图5所示的方式进行设置。其中，表面敷层101包括可分离式设置的第一层结构1012C和第二层结构1012D。第一层结构1012C的前侧设置有凸起或凹陷结构，以用于键位的识别与手指触感的实现。在第一层结构1012C朝向第二层结构1012D的一侧还设置有第一限位结构10121。在第二层结构1012D上设置有第二限位部10122，当第一层结构1012C扣设于第二层结构1012D上时，第一限位结构10121与第二限位结构10122相卡接，以避免二者之间发生相对运动。在具体设置第一限位结构10121与第二限位结构10122时，第一限位结构10121可以设置为凸起，第二限位结构10122可以设置为凹槽，凸起与凹槽对应卡接。可以理解的是，第一限位结构10121和第二限位结构10122还可以设置为其它可能的形式，只要能够实现第一层结构1012C和第二层结构1012D之间的限位卡接即可，在此不进行一一列举。

另外，在第一层结构1012C与第二层结构1012D之间还可以通过静电力或磁性结构进行吸附，以提高二者之间连接的可靠性。另外，在本实用新型一些可能的实施例中，在具体设置第二层结构1012D时，还可以将第二层结构1012D与触控层102一起形成具有触摸功能的墨水屏、柔性显示屏或其它形式的触控面板。

具有图5所示的表面敷层101的键盘1(可一并参照图1)在使用时，可根据键盘1的具体应用场景来选择是否需要将第一层结构1012C进行拆卸。示例性的，对于按键操作较多，而触控操作较少的应用场景，例如打字场景，可以保留第一层结构1012C。对于触控操作较多，而按键操作较少的应用场景，例如游戏场景，可以将第一层结构1012C拆卸掉，这样可以使触控操作更灵敏。

可以理解的是，以上只是针对本实用新型实施例的表面敷层101给出的一些示例性的说明，在本申其它可能的实施例中，还可以采用其它可能的设置方式，只要能够满足键位1011(可参照图1)的触感识别即可，在此不进行一一列举。

除了上述的设置方式外，还可以使表面敷层101的不同位置处采用不同刚度、杨氏模量或硬度的结构或材料制成。示例性的，参照图1，键位1011处的刚度、杨氏模量、硬度可设置的较大，键位1011之间的非键位处的刚度、杨氏模量或硬度可设置的较小。示例性的，键位处与非键位处采用同一种材料制成，这时可通过增加键位处的材料的厚度，来达到键位处的刚度大于非键位处的刚度的目的。另外，还可以在键位处采用玻璃、金属等材料(杨氏模量为几十兆帕)，在非键位处采用杨氏模量为几兆帕或者十几兆帕的硅胶、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(Thermoplastic polyurethanes，TPU)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)。以避免非键位处、非目的键位1011处的形变传递，从而可降低压感串扰和振动串扰，其一方面可使压电结构106不会将没按下的键位1011误识别为按下；另一方面是没被按下的键位1011手指摸上去不会感受到振动，这样更有利于实现打字的准确性。

参照图6，表面敷层101的后侧可与基座107固定连接，以在表面敷层101与基座107之间形成一容置空间。其中，表面敷层101可以但不限于通过粘接结构108A与基座107的边缘区域固定连接。另外，为了使表面敷层101与基座107之间形成的容置空间足够大，可以在基座107的边缘区域形成支撑部1071，并将表面敷层101与该支撑部1071通过粘接结构108A进行连接。另外，为了使容置空间能够满足其它器件的空间设置要求，还可以增加设置于表面敷层101与支撑部1071之间的粘接结构108A的厚度。继续参照图6，表面敷层101与触控层102之间也可以通过粘接结构108A进行连接。

在具体设置振动补强结构103时，可继续参照图6，振动补强结构103可通过粘接结构108B固定于触控层102的后侧。另外，为了提升振动强度、同时提升单个键位1011区域按压形变分布和振动强度分布一致性，例如，采用刚度较大的材料来制作振动补强结构103。

在本实用新型一个可能的实施例中，通过振动补强结构103对目标键位1011进行振动补强时，可参照图1中所示的区域A，键位1011与压电结构106正对设置(键位1011与压电结构106的中心线重合)，此时，还可使振动补强结构103的设置面积与单键位1011的设置面积大小相等(可参照图12中的D处的局部结构)。这样，可通过振动补强结构103将目标键位1011局部面积(由振动集中传递结构104传递上来的中心区域的形变)上的按压/振动形变扩散到该键位1011的整个设置区域，以有利于提高目标键位1011的整个设置区域内各处压感和振感的一致性。

在本实用新型一些实施例中，可根据实际情况，将不同压电结构106通过振动补强结构103连通，其中，相连通的压电结构106的个数，以及构成的形状不限，例如可为条状、三角形、正方形等规则图形，也可以为不规则图形。在将某几个压电结构106通过振动补强结构103进行连通时，参照图7a，图7a展示了压电结构106与键位1011正对设置时，振动补强结构103的连通方式示意图。示例性的，可以根据打字规范，选择误操作风险较低的几个键位1011的压电结构106(例如键盘1上Q、A、Z键位1011所对应的压电结构106)进行连通，或者将较长的键(例如空格键)下的多个压电结构106进行连通，从而提升振感，提升键位面积上的振动一致性。另外，针对压电结构106与键位1011错位设置的场景，振动补强结构103的连通方式可参照图7b所示。

在通过振动补强结构103将几个压电结构106进行连通时，在一种实施例中，可以将几个分别与对应键位1011正对设置的压电结构106(可参照图1中所示的区域A中的压电结构106)进行连通。此时，对目标键位1011进行按压，则相连通的多个键位1011各自对应的压电结构106同时振动。振动补强结构103连通同时振动的各个压电结构106，并将附近的压电结构106的振动传递到目标键位1011处，以提升振动强度。

在另一种实施例中，还可以将几个分别与对应键位1011错开设置的压电结构106(可参照图1中所示的区域B/C中的压电结构106)进行连通。此时，对目标键位1011进行按压，目标键位1011周边的压电结构106同时振动。振动补强结构103连通同时振动的各个压电结构106，并将附近的压电结构106的振动传递到目标键位1011处，从而提升振动强度。

可以理解的是，本实用新型还有一些可能的实施方式中，振动补强结构103还可以采用其它的设置方式，示例性的，可采用镂空补强方案，具体的，可参照图7c，图7c展示了压电结构106与键位1011正对设置时的镂空补强方案，其中该振动补强结构103包括第一连接部1031、第二连接部1032和镂空结构1033，从图中可以看出第一连接部1031处的面积明显比第二连接部1032处的面积大，则第一连接部1031与键位处正对设置，第二连接部1032则与非键位处相对设置，这样可通过减小非键位处对应的补强面积，以形成镂空结构1031。另外，在压电结构106与键位1011错位设置时，振动补强结构103的设置方式可参照图7d，其也是通过将面积较大的第一连接部1031与键位处正对设置，面积较小的第二连接部1032与非键位处相对设置。在该实施例中，示例性的，压电结构106可与第一连接部1031与第二连接部1032的交汇处正对设置。以通过减小非键位处对应的补强面积，形成镂空结构1031；或者通过对振动补强结构103的键位1011处以及非键位处的刚度进行合理设置(例如，键位1011处采用刚度较大的材料制成，非键位处采用刚度较小的材料制成)等。无论采用何种补强方案，其补强原理相类似，此处不再进行赘述。

一并参照图1和图6，在本实用新型一些实施例中，信号采集结构105可设置于振动集中传递结构104与压电结构106之间。在对信号采集结构105进行固定时，参照图6，信号采集结构105可通过粘接结构108C和粘接结构108F与压电结构106固定连接。另外，为了实现信号采集结构105与压电结构106之间的电连接，可使粘接结构108C和粘接结构108F由具有导电性能的材料制成，例如导电胶。

继续参照图1和图6，在本实用新型一些实施例中，键盘1还可以包括除隙结构109。参照图1，除隙结构109的一端固定于基座107，另一端与压电结构106前侧的层结构固定连接。另外，在通过除隙结构109将压电结构106前侧的层结构与基座107进行连接时，还可将除隙结构109的高度设置的略小于压电结构106前侧的层结构与基座107之间的间隔距离，这样可在压电结构106前侧的层结构与压电结构106之间产生下压力，以起到将压电结构106压紧于基座107的目的。从而可对各压电结构106起到预压的作用，以消除压电结构106及基座107的不平整带来的初始缝隙，进而避免振动时有不必要的、不均衡的能量消耗。

在具体设置除隙结构109时，除隙结构109的表面绝缘，其可以但不限于采用绝缘材料制成，避免除隙结构109与压电结构106相接触时，将压电结构106短路。在对除隙结构109的截面形状进行设置时，其可以为如图8所示的环形，或者为图9所示的条形，又或者为如图10中所示的圆形。另外，参照图10，除隙结构109可以密集分布于基座107表面；也可以如图11所示，分区域稀疏分布。可以理解的是，上述实施例只是对除隙结构109的设置方式的示例性说明，在本实用新型另外一些实施例中，还可以采用其它可能的设置方式，在此不进行一一列举。

在对与除隙结构109进行连接的层结构进行选择时，示例性的，在图6所示的实施例中，除隙结构109可与设置于压电结构106前侧的信号采集结构105固定连接。又如，在图12所示的实施例中，还可在信号采集结构105上设置开孔1051，以便让除隙结构109将基座107和触控层102进行连接，并通过对触控层102施加朝向基座107方向的下拉力，从而下压振动集中传递结构104来将压电结构106预压到基座107上，以用于消除压电结构106与基座107之间的局部空隙。继续参照图12，在该实施例中，还可在基座107上开设阶梯孔，并将压电结构106固定于阶梯孔的台阶面上。

在具体设置压电结构106时，压电结构106可由压电材料制成。压电材料中存在电介质，该电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象。同时在它的受力方向上的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态；当作用力的方向改变时，电荷的极性也可随之改变。

参照图1、图6或图12，在本实用新型一个可能的实施例中，压电结构106可包括层叠设置的基板1061和压电陶瓷1062，压电陶1062具有第一电极和第二电极，基板1061与第一电极连通。其中，基板1061通过粘接结构108C与信号采集结构105电连接，以实现第一电极与信号采集结构105的电连接，第二电极通过粘接结构108F与信号采集结构105电连接，粘接结构108C和粘接结构108F可以但不限于为导电胶，其有利于实现压电结构106与信号采集结构105的稳定连接。

在具体设置基板1061时，可参照图6和图12，基板1061固定于基座107，在基板1061与基座107之间具有一空腔，以为压电结构106振动时产生的形变提供容置空间。另外，在基板1061和基座107之间还可以设置有绝缘层110，以避免对第一电极的电信号传输产生影响。其中，绝缘层110可为一独立的结构，或者绝缘层110为涂覆于基座表面的结构。可以理解的是，当基座107本身由绝缘材料制成时，可不单独设置绝缘层110。

另外，在本实用新型各实施例中，不对压电结构106的具体形状进行限定，尤其是压电结构106的边界形状。示例性的，参照图10和图11所示，压电结构106的边界形状可以为圆形；在本实用新型一些实施例中，压电结构106的边界形状还可以为矩形。当压电结构106的边界形状为圆形时，可将压电结构106压紧于基座107，或使压电结构106的周侧均与基座107固定连接，以实现基座107对压电结构106的稳定支撑。当压电结构106的边界形状为矩形时，可将压电结构106的两个端部分别压紧于基座107，或者使压电结构106的两个端部分别固定于基座107。

除了上述的设置方式外，参照图13，在本实用新型一些实施例中，压电结构106还可以采用机械串联的方式进行设置，以放大振动位移，达到增强振感的作用。

在具体设置时，可继续参照图13，可将两个压电结构106的第一电极短接为同一电极后与信号采集结构105连接，同时将两个压电结构106的第二电极分别与信号采集结构105连接。当然也可以将两个第二电极短接为同一电极后与信号采集结构105进行连接，将两个第一电极分别与信号采集结构105连接。在该实施例中，可仍以压电结构106包括基板1061和压电陶瓷1062为例，两个基板1061上的第一电极通过粘接结构108D连接，该粘接结构108D可以但不限于为导电胶，以实现两个第一电极的电连接。

为了便于实现第二电极与信号采集结构105的连接，参照图13，在该实施例中，可将信号采集结构105设置为两部分，分别为固定于基体的固定部1052，以及延伸至振动集中传递结构104与压电结构106之间的连接部1053。其中，固定部1052可以为柔性结构或者刚性结构，例如柔性印刷电路板或印制电路板；连接部1053为柔性结构，例如可为柔性电路板。这样可将两个第一电极短接为同一电极之后与信号采集结构105的固定部1052电连接，或与信号采集结构105的连接部1053电连接；并使其中一个压电结构106的第二电极与信号采集结构105的固定部1052电连接，使另一个压电结构106的第二电极与信号采集结构105的连接部1053电连接。

在上述实施例的键盘1中，所采用的压电结构106的压电陶瓷1062的自身伸缩方向为横向(键盘1的层结构的延展方向)，其可通过将压电陶瓷1062与相应的基板1061相叠置的方式，将压电陶瓷1062的横向伸缩转变为压电结构106的纵向(键盘1的层结构的叠置方向)位移。当压电结构106的自身伸缩方向为纵向时，参照图14a，压电结构106可以采用不包含基板1061的纯压电陶瓷。

继续参照图14a，在该实施例的键盘1中，目标键位1011对应的压电结构106的第一电极和第二电极沿键盘1的层结构的叠置方向相对设置。在该实施例中，也可将信号采集结构105设置为两部分，分别为固定于基体的固定部1052，以及延伸至振动集中传递结构104与压电结构106之间的连接部1053。其中，压电结构106的第一电极与信号采集结构105的固定部1052电连接，第二电极与信号采集结构105的连接部1053电连接。在另一些实施例中，参照图14b，压电结构106的第一电极和第二电极位于压电结构106的同一表面上，此时可将信号采集结构105进行调整，可使其全部设置于压电结构106与振动集中传递结构104之间；在另一些实施例中，还可将信号采集结构105设置于压电结构106与基座107之间。可以理解的是，上述实施例只是给出了压电结构106设置形式的几种示例性的说明，在本实用新型一些可能的实施方式中，压电结构106还可以设置为其它的结构形式，只要能够满足键盘1对应键位1011的振动要求即可，在此不进行一一列举。

除了上述的结构外，在一些实施例的键盘1中还可以设置有出声孔111。参照图14a，出声孔111可以设置在表面敷层101的键位1011的侧面，也可以位于非键位处的表面。示例性的，继续参照图14a，键位1011设置为凸起，则可以在凸起的侧面进行开孔作为出声孔111(如图14a中黑线所示)。其中，出声孔111可以通到压电结构106附近，这样能够使得压电结构106的振动声音更好地传到外界人耳，从而可根据对压电结构106的振动声音的调整，来模拟不同种类键盘1的打字声音，以为用户提供更好的使用体验。另外，可以在每个键位1011的周侧布置一个出声孔111，也可以是多个；出声孔111可以设置为折线形，也可以是直线或者螺旋状等形状。

为顺应目前键盘1的多功能耦合的发展要求，在本实用新型一些实施例中，还可以在键盘1中增加背光效果。具体的，参照图15，可在表面敷层101和触控层102之间设置导光板112，同时在键盘1的侧面设置发光二极管(Light Emitting Diode，LED)光源组。其中，导光板112可通过粘接结构108E实现与表面敷层101和触控层102之间的固定。导光板112可以包含多个组成部分，各个组成部分可对应键盘1的不同功能区域进行设置，这样可通过对导光板112的各组成部分的光学路径进行设置，以在不同功能区域形成对应的图案。另外，在图15所示的实施例中所展示的导光板112的设置方式，仅用于示意光学图案是分区的，不表征每个区域的位置、尺寸或形状等。

LED光源组113可以控制表面敷层101上显示的背光颜色和模式。示例性的，该LED光源组113可以对应不同功能区域的图案来显示不同颜色或进行亮灭控制。

本实用新型实施例的键盘1在使用时，示例性的，当其处于按键模式时，可分别选择点亮该LED光源组113中对应某个功能区域的LED光源，以选择性点亮对应键位标识或者“大写字母”(caps)启用标识等。当其处于触摸面板模式下，仅用于实现触摸的功能区域对应的LED光源启用，此时部分功能性按键(如切换键等)标识点亮。另外，当键盘1进入“鼠标触控面板”模式时，可选择点亮LED光源组113中对应于鼠标按键功能区域标识的LED光源，以方便识别左右按键的有效区域。

另外，采用本实用新型实施例的键盘1，还可以实现按键、触摸面板以及鼠标触控面板三种模式的切换。其中，各模式之间的切换可采用电容自适应的方式来实现，其实现方式较为简单。示例性的，在触摸面板模式与按键模式进行切换时：当有电容坐标且触摸力小于压电结构触发阈值(触发阈值例如可为按压面积、按压力或者按压速度等阈值)时，属于触摸面板模式；当有电容坐标且触摸力大于等于压电结构触发阈值时，属于按键模式。除了上述以阈值进行判断的方式外，也可以通过模式切换键或手势来实现模式的切换。

当需要切换至鼠标触控模式时，可通过按下“模式切换”按键(该按键可为一预先设定好的快捷键)，也可通过触摸或滑动手势操作等，以切换到该模式。当进入鼠标触控模式后，该鼠标触控功能区域的灯被点亮，并且可通过触控的方式控制鼠标滑动。另外，还可以在该鼠标触控功能区域，通过点亮不同的图案或者颜色的LED光源来模拟鼠标的“左键”和“右键”，例如在图16中，用区域G表示鼠标的“左键”，用区域H表示鼠标的“右键”。示例性的，以绿色区域代表鼠标的“左键”，蓝色代表鼠标的“右键”为例，当按压绿色或蓝色区域时，且按压力大于设定的压力阈值，触发鼠标的“左键”或“右键”功能。可以理解的是，进入鼠标触控模式时，除了鼠标触控功能区域对应的按键以外的其它按键保持原有功能。鼠标触控功能区域的设置位置也可以根据实际方案进行调整。

在本实用新型另外一些实施例中，还可以将振动反馈强弱、振动反馈波形模式，与位置坐标相关联，可以提供振感的三维立体变化，其既可应用于普通功能操作，还可为游戏应用场景提供丰富细腻的使用体验。另外，用户也可通过自定义每个压电结构106的振动模式，以带来更加多样化的交互反馈体验。

一些示例性的简易设置例如：音量刻度效果：在音量调节的应用场景下，可通过手指左右移动或上下移动来调节音量大小。在该实施例中，可参照图14a，键盘1的压电结构106振动强弱、波形、频率等与音量大小正相关，而音量大小对应于手指移动到的当前的位置坐标，在音量调节的过程中，可以有量化的振动感觉，从而可提升用户体验。又如，可将音量调节的方式定义为保密柜转盘的形式，以通过手指在键盘1上转动的方式实现音量的调节。在该实施例中，手指下方的压电结构106的振动可以伴随刻度变化而振动，以达到机械齿轮的调节效果。

基于相同的实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种电子设备组件，参照图16，该电子设备组件包括电子设备2，以及上述任一实施例的键盘1。其中，电子设备2可以但不限于为普通办公用台式电脑、便携笔记本电脑、轻办公的平板电脑或者掌上电脑等，又或者是手机或者计算器等。

参照图17，在具体将键盘1与电子设备2进行连接时，键盘1与电子设备2之间可通过通信接口进行连接，以用于实现键盘1和电子设备2之间的按键值、触摸坐标的通信功能；此时，键盘1的供电接口可与外部充电设备连接，以通过外部充电设备对键盘1进行供电。键盘1与电子设备2之间还可通过供电接口进行连接，以使电子设备2对键盘1进行供电。另外，在键盘1内部有电源管理模块114，其可以实现降压、升压的控制，实现键盘1对不同电压的需求。

继续参照图17，键盘1内部具有微控制单元115(microcontroller unit，MCU)，与微控制单元115通信连接的压电驱动、采集模块116，电容驱动集成电路芯片(integratedcircuit chip，IC)、加速度传感器118以及LED光源组113。其中，压电驱动、采集模块116包括压电驱动模组和压电采集模组，压电采集模组可用于读取压电结构106(可参照图14a)形变量的模拟信号；压电驱动模组可用于输出高压模拟信号，以驱动压电结构106产生形变。电容驱动IC117可以读取触控层上的电容电极119的电容变化量，根据变化电容量计算出手指的坐标、数量等信息。加速度传感器118可以采集键盘1振动量，并控制压电结构106输出相位相反的驱动波形，使振动快速停止。加速度传感器118同时还可以检测键盘1是否处于被敲击的状态，如果没有被敲击，键盘1可以进入待机模式。

微控制单元115可用于压电结构106的模拟信号采集，压电结构106的高压驱动控制，读取加速度传感器118的加速度数据，以及获取电容驱动IC 117读取的手指坐标。另外，微控制单元115还可根据键盘1的不同工作状态控制LED光源组113显示不同颜色、亮度，以用于辅助键盘1的人机交互。

另外，还可通过对加速度传感器118、电容电极119和压电结构106的数据融合，来进行指关节敲击检测，由此可定义不同敲击方式，以实现快捷操作功能。

本实用新型实施例的电子设备组件在使用时，可通过键盘1的按键或者触控功能实现对电子设备2的信息输入。另外，可一并参照图1，通过键盘1的振动集中传递结构104将信号采集结构105的最大形变处的振动，向键盘1的前侧进行传递。振动补强结构103在接收到振动后，可用于增大对应键位1011处的振动面积，以提升对应键位1011的区间范围内的振感一致性。这样，用户在使用该键盘1进行输入操作时，即便是不通过视觉对键位1011进行确认(盲打)，也可准确的按到正确的键位1011上，从而降低误输入概率，提升用户的使用体验。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种键盘，其特征在于，包括叠置的表面敷层、触控层、振动补强结构、振动集中传递结构、信号采集结构、压电结构以及基座，其中：

所述表面敷层，设置有多个键位；

所述触控层，设置于所述表面敷层与所述振动补强结构之间；

所述振动集中传递结构，固定于所述振动补强结构的远离所述表面敷层的一侧；

所述信号采集结构，具有设置于所述振动集中传递结构与所述压电结构之间的部分，用于采集所述压电结构的压电信号，并为所述压电结构加载驱动电压；

所述压电结构，设置于所述振动集中传递结构与所述基座之间，且所述压电结构固定于所述基座。

2.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述表面敷层包括相叠置的第一层结构和第二层结构，所述第一层结构为平面结构，所述第二层结构为设置于所述第一层结构上的凸起或凹陷，所述凸起或凹陷作为所述表面敷层的所述键位。

3.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述表面敷层包括可拆卸连接的第一层结构和第二层结构，所述第一层结构上设置有凸起或凹陷，所述第二层结构设置于所述第一层结构与所述触控层之间；所述凸起或凹陷作为所述表面敷层的所述键位。

4.如权利要求3所述的键盘，其特征在于，所述第一层结构设置有第一限位结构，所述第二层结构设置有第二限位结构，所述第一限位结构与所述第二限位结构限位卡接。

5.如权利要求3或4所述的键盘，其特征在于，所述第二层结构与所述触控层形成触控板。

6.如权利要求1～4任一项所述的键盘，其特征在于，所述表面敷层的所述键位处的刚度，大于相邻两个所述键位之间部分的刚度；所述键位处与两个所述键位之间部分的材料相同或者不同。

7.如权利要求1～4任一项所述的键盘，其特征在于，所述表面敷层与所述基座之间形成容置空间，所述基座的边缘区域形成有支撑部，所述表面敷层固定于所述支撑部。

8.如权利要求1～4任一项所述的键盘，其特征在于，两个或者两个以上的所述压电结构通过所述振动补强结构连通。

9.如权利要求1～4任一项所述的键盘，其特征在于，所述键位、所述振动补强结构以及所述压电结构的中心线重合，所述振动补强结构的面积与所述键位的面积相等。

10.如权利要求1～4任一项所述的键盘，其特征在于，两个或两个以上的所述压电结构通过所述振动补强结构连通，所述压电结构与所述键位正对设置，或所述压电结构与所述键位错位设置。

11.如权利要求1～4任一项所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括除隙结构，所述除隙结构固定于所述基座，且所述除隙结构与所述触控层连接，所述触控层通过所述振动补强结构、所述振动集中传递结构和所述信号采集结构对所述压电结构施加朝向所述基座的压力；或，所述除隙结构与所述信号采集结构连接，所述信号采集结构对所述压电结构施加朝向所述基座的压力；或，所述除隙结构与所述振动补强结构连接，所述振动补强结构通过所述振动集中传递结构和所述信号采集结构对所述压电结构施加朝向所述基座的压力。

12.如权利要求1～4任一项所述的键盘，其特征在于，所述压电结构包括层叠设置的基板和压电陶瓷，所述压电陶瓷具有第一电极和第二电极，所述基板与所述第一电极连通；所述第一电极与所述第二电极分别与所述信号采集结构电连接。

13.如权利要求12所述的键盘，其特征在于，对应于每个所述键位设置有两个所述压电结构，两个所述压电结构的所述第一电极短接为同一电极后与所述信号采集结构电连接，两个所述压电结构的所述第二电极分别与所述信号采集结构电连接。

14.如权利要求1～4任一项所述的键盘，其特征在于，所述压电结构包括压电陶瓷，所述压电陶瓷的第一电极和第二电极沿所述键盘的层结构的叠置方向相对设置，或所述第一电极和所述第二电极设置于所述压电陶瓷的同一表面，且所述第一电极和所述第二电极分别与所述信号采集结构电连接。

15.一种电子设备组件，其特征在于，包括电子设备，以及如权利要求1～14任一项所述的键盘，其中：所述电子设备与所述键盘通过通信接口连接。

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