CN213243973U - 按键结构、压电传感器、键盘及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种按键结构、压电传感器、键盘及电子设备。所述按键结构包括：压电层，用于根据振动状态输出电压，压电层的相对两侧分别设有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极均与处理器连接；第一缓冲层，设于压电层的一侧，且覆盖第一电极；第二缓冲层，设于压电层的背离第一缓冲层的一侧，且覆盖第二电极；第一连接件，设于第二缓冲层和压电层之间，第一连接件的靠近第二缓冲层的一侧开设一收容槽，压电层的至少部分结构在形变后收容于收容槽内。上述的按键结构提高了按键的识别性，这种结构产生的较小的触发电压与较大的反馈电压拉低了触发电压与反馈电压之间的差距，可以用于较高精度的电信号计算。

Description

按键结构、压电传感器、键盘及电子设备

技术领域

本实用新型涉及压电领域，具体涉及一种按键结构、压电传感器、键盘及电子设备。

背景技术

压电薄膜由于制作成本低、容易加工、灵敏度高，在诸多领域受到广泛的关注，特别是在键盘领域，压电薄膜可作为压电型传感器按键，这是因为压电薄膜具有压电效应，其被施加外力发生形变会产生电压，而恢复形变也产生电压，再通过上下电极收集电压信号，可外接电路计算得出压力值，且可以通过施加压力和撤去压力的电压信号差判断施力物体在传感器表面停留的时间，能够有效侦测按键电路。

在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的压电薄膜以普通的电极材料(如导电胶布、铜箔、银浆)作为电极，在按压压电薄膜后，压电薄膜只能产生瞬时的触发电压，且压电薄膜因直接受力产生的触发电压很大，释放作用力后，压电薄膜不会发生形变，不会产生反馈电压；并且，压电薄膜的电容很小，在外力作用下所产生的电荷很快就会逸散，这些问题都会导致不能识别按键的按压与抬起动作及有效侦测按键电路，由于目前压电传感器在处理电信号时，因触点面积仅占传感器表面的很小一部分，施加压力时仅很小一部分压电材料受到压力，导致触发电压的变异性很大，触发/反馈电压并不能满足良好的线性关系，使得压力测算的准确性及稳定性较差，只能进行定性的估算，而不能定量计算。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提出一种按键结构、压电传感器、键盘及电子设备，以解决上述问题。

本申请的一实施例提供一种按键结构，包括：

压电层，用于根据振动状态输出电压，所述压电层的相对两侧分别设有第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极均与处理器连接；

第一缓冲层，设于所述压电层的一侧，且覆盖所述第一电极；

第二缓冲层，设于所述压电层的背离所述第一缓冲层的一侧，且覆盖所述第二电极；

第一连接件，设于所述第二缓冲层和所述压电层之间，所述第一连接件的靠近所述第二缓冲层的一侧开设一收容槽，以使所述压电层的至少部分结构在形变后收容于所述收容槽内。

上述的按键结构在按压第一缓冲层时，按压位置的压电层因未直接受力从而产生相对于现有技术较小的触发电压；当释放压力时，按压位置的压电层因在收容槽内发生较大形变，从而产生相对于现有技术较大的反馈电压进而有效侦测按键过程中的按压与抬起动作，提高了按键的识别性，并且每个按键可采用单独设置，避免误触，另外这种结构产生的较小的触发电压与较大的反馈电压拉低了触发电压与反馈电压之间的差距，使触发/反馈电压之间满足良好的线性关系，可以用于较高精度的电信号计算。

在一些实施例中，所述按键结构还包括：

第二连接件，设于所述压电层和所述第一缓冲层之间。

如此，第二连接件可将第一缓冲层固定在压电层的一侧。

在一些实施例中，第二连接件为网状结构。

如此，第二连接件可对第一缓冲层形成有效支撑，还可将按压变形有效的传递至压电层。

在一些实施例中，所述收容槽为通槽或盲槽。

如此，可根据实际需要将收容槽设置为通槽或盲槽。

在一些实施例中，所述收容槽为通槽，所述收容槽的厚度为80μm-120μm，所述压电层的厚度为32μm-48μm。

如此，可保证压电层在形变后全部收容在收容槽内，而不会接触第二缓冲层。

在一些实施例中，所述压电层由无机压电材料、有机压电材料或复合压电材料制成。

如此，可根据实际需要选择合适的材料制备压电层。

在一些实施例中，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层均采用柔性材料制成。

如此，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层不仅可对按压力进行缓冲，而且还可分别保护压电层的第一电极、第二电极。

本申请的实施例提出一种压电传感器，包括上述的按键结构。

上述压电传感器中的按键结构在按压第一缓冲层时，按压位置的压电层因未直接受力从而产生相对于现有技术较小的触发电压；当释放压力时，按压位置的压电层因在收容槽内发生较大形变，从而产生相对于现有技术较大的反馈电压进而有效侦测按键过程中的按压与抬起动作，提高了按键的识别性，并且每个按键可采用单独设置，避免误触，另外这种结构所产生的较小触发电压与较大反馈电压可拉低触发电压与反馈电压之间的差距，使触发/反馈电压之间满足良好的线性关系，可以用于较高精度的电信号计算。

本申请的实施例提出一种键盘，包括多个按键，每个所述按键均包括上述的压电传感器。

上述键盘包括压电传感器，所述压电传感器中的按键结构在按压第一缓冲层时，按压位置的压电层因未直接受力从而产生相对于现有技术较小的触发电压；当释放压力时，按压位置的压电层因在收容槽内发生较大形变，从而产生相对于现有技术较大的反馈电压进而有效侦测按键过程中的按压与抬起动作，提高了按键的识别性，并且每个按键可采用单独设置，避免误触，另外这种结构所产生的较小触发电压与较大反馈电压可拉低触发电压与反馈电压之间的差距，使触发/反馈电压之间满足良好的线性关系，可以用于较高精度的电信号计算。

本申请的实施例提出一种电子设备，包括上述的压电传感器。

上述电子设备包括压电传感器，所述压电传感器中的按键结构在按压第一缓冲层时，按压位置的压电层因未直接受力从而产生相对于现有技术较小的触发电压；当释放压力时，按压位置的压电层因在收容槽内发生较大形变，从而产生相对于现有技术较大的反馈电压进而有效侦测按键过程中的按压与抬起动作，提高了按键的识别性，并且每个按键可采用单独设置，避免误触，另外这种结构所产生的较小触发电压与较大反馈电压可拉低触发电压与反馈电压之间的差距，使触发/反馈电压之间满足良好的线性关系，可以用于较高精度的电信号计算。

附图说明

图1是本实用新型实施例的按键结构的结构示意图。

图2是图1所示的按键结构在II-II方向的剖面图。

图3是图1所述的按键结构中的第一连接件的俯视图。

主要元件符号说明

按键结构 100

压电层 10

第一电极 11

第二电极 12

第一缓冲层 20

第二缓冲层 30

第一连接件 40

收容槽 41

第二连接件 50

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参见图1和图2，本实用新型的一实施例提供了一种按键结构100，包括压电层10、第一缓冲层20、第二缓冲层30及第一连接件40。

压电层10用于根据振动状态输出电压，压电层10的相对两侧分别设有第一电极11和第二电极12，第一电极11和第二电极12均与处理器连接，例如通过引线进行连接。第一缓冲层20设于压电层10的一侧，且覆盖第一电极11。第二缓冲层30设于压电层10的背离第一缓冲层20的一侧，且覆盖第二电极12。第一连接件40设于第二缓冲层30和压电层10之间，其中第二电极12处于第一连接件40和压电层10之间。如图3所示，第一连接件40的靠近第二缓冲层30的一侧开设一收容槽41，以使压电层10的至少部分结构在形变后收容于收容槽41内。

上述的按键结构100在按压第一缓冲层20时，按压位置的压电层10因未直接受力从而产生相对于现有技术较小的触发电压；当释放压力时，按压位置的压电层10因在收容槽41内发生较大形变，从而产生相对于现有技术较大的反馈电压进而有效侦测按键过程中的按压与抬起动作，提高了按键的识别性，并且每个按键可采用单独设置，避免误触，另外这种结构产生的较小触发电压与较大的反馈电压拉低了触发电压与反馈电压之间的差距，使触发/反馈电压之间满足良好的线性关系，可以用于较高精度的电信号计算。

压电层10由无机压电材料、有机压电材料或复合压电材料制成。如此，可根据实际需要选择合适的材料制备压电层10。

其中，无机压电材料包括压电晶体和压电陶瓷。

压电晶体是指压电单晶体，具体为按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体，这种晶体结构无对称中心，因此具有压电性，例如水晶(石英晶体)、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。

压电陶瓷是指压电多晶体，具体为用必要成份的原料进行混合、成型、高温烧结，由粉粒之间的固相反应和烧结过程而获得的微细晶粒无规则集合而成的多晶体。压电陶瓷的晶粒之中存在铁电畴，铁电畴由自发极化方向反向平行的180畴和自发极化方向互相垂直的90畴组成，这些电畴在人工极化(施加强直流电场)条件下，自发极化依外电场方向充分排列并在撤消外电场后保持剩余极化强度，因此具有宏观压电性。如：钛酸钡BT、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT等。

有机压电材料又称压电聚合物，例如聚偏氟乙烯(PVDF)。

复合压电材料是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状或粉末状压电材料构成。

在本实施例中，第一电极11和第二电极12为分别印刷在压电层10相对两侧的银浆固化后形成，第一电极11和第二电极12的引线可与示波器电连接，以进行电压的侦测，其中第一电极11和第二电极12的厚度均为5.6μm-8.4μm，如此可保证电连接的稳定性。

第一缓冲层20和第二缓冲层30均采用柔性材料制成，例如热塑性聚氨酯橡胶。其中，第一缓冲层20和第二缓冲层30的厚度为120μm-180μm。如此，第一缓冲层20和第二缓冲层30不仅可对按压力进行缓冲，而且还可分别对压电层10的第一电极11、第二电极12进行保护。

第一连接件40为固化后的光学胶，用于将第二缓冲层30和压电层10连接在一起，其中第一电极11处于第一连接件40和压电层10之间，第一连接件40的厚度均为12μm-18μm，如此可保证第二缓冲层30和压电层10的连接稳定性。

收容槽41为通槽或盲槽。如此，可根据实际需要将收容槽41设置为通槽或盲槽。

在一些实施例中，收容槽41为通槽，收容槽41的厚度为80μm-120μm，压电层10的厚度为32μm-48μm。

如此，可保证压电层10在形变后全部收容在收容槽内，而不会接触第二缓冲层30。然而，当收容槽41和压电层10的至少一者的厚度在上述范围之外时，压电层10在形变后存在接触第二缓冲层30的风险。

按键结构100还包括第二连接件50。第二连接件50设于压电层10和第一缓冲层20之间。如此，第二连接件50可将第一缓冲层20固定在压电层10的一侧。在本实施例中，第二连接件50为固化后的光学胶，用于将第一缓冲层20和压电层10连接在一起。

在一些实施例中，第二连接件50为网状结构。如此，第二连接件50可对第一缓冲层20形成有效支撑，还可将第一缓冲层20的按压变形有效的传递至压电层10。

本申请的实施例提出一种压电传感器(图未示)，包括上述的按键结构100。

上述压电传感器中的按键结构100在按压第一缓冲层20时，按压位置的压电层10因未直接受力从而产生相对于现有技术较小的触发电压；当释放压力时，按压位置的压电层10因在收容槽41内发生较大形变，从而产生相对于现有技术较大的反馈电压进而有效侦测按键过程中的按压与抬起动作，提高了按键的识别性，并且每个按键可采用单独设置，避免误触，另外这种结构所产生的较小触发电压与较大反馈电压拉低了触发电压与反馈电压之间的差距，使触发/反馈电压之间满足良好的线性关系，可以用于较高精度的电信号计算。

本申请的实施例提出一种键盘(图未示)，包括多个按键，每个按键均包括上述的压电传感器。

上述键盘包括压电传感器，压电传感器中的按键结构在按压第一缓冲层时，按压位置的压电层因未直接受力从而产生相对于现有技术较小的触发电压；当释放压力时，按压位置的压电层因在收容槽内发生较大形变，从而产生相对于现有技术较大的反馈电压进而有效侦测按键过程中的按压与抬起动作，提高了按键的识别性，并且每个按键可采用单独设置，避免误触，另外这种结构所产生的较小触发电压与较大反馈电压拉低了触发电压与反馈电压之间的差距，使触发/反馈电压之间满足良好的线性关系，可以用于较高精度的电信号计算。

本申请的实施例提出一种电子设备，包括上述的压电传感器。电子设备包括但不限于是手机、平板。

上述电子设备包括压电传感器，压电传感器中的按键结构在按压第一缓冲层时，按压位置的压电层因未直接受力从而产生相对于现有技术较小的触发电压；当释放压力时，按压位置的压电层因在收容槽内发生较大形变，从而产生相对于现有技术较大的反馈电压进而有效侦测按键过程中的按压与抬起动作，提高了按键的识别性，并且每个按键可采用单独设置，避免误触，另外这种结构所产生的较小触发电压与较大反馈电压拉低了触发电压与反馈电压之间的差距，使触发/反馈电压之间满足良好的线性关系，可以用于较高精度的电信号计算。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本实用新型内。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种按键结构，其特征在于，包括：

压电层，用于根据振动状态输出电压，所述压电层的相对两侧分别设有第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极均与处理器连接；

第一缓冲层，设于所述压电层的一侧，且覆盖所述第一电极；

第二缓冲层，设于所述压电层的背离所述第一缓冲层的一侧，且覆盖所述第二电极；

第一连接件，设于所述第二缓冲层和所述压电层之间，所述第一连接件的靠近所述第二缓冲层的一侧开设一收容槽，以使所述压电层的至少部分结构在形变后收容于所述收容槽内。

2.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，所述按键结构还包括：

第二连接件，设于所述压电层和所述第一缓冲层之间。

3.如权利要求2所述的按键结构，其特征在于，所述第二连接件为网状结构。

4.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，所述收容槽为通槽或盲槽。

5.如权利要求4所述的按键结构，其特征在于，所述收容槽为通槽，所述收容槽的厚度为80μm-120μm，所述压电层的厚度为32μm-48μm。

6.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，所述压电层由无机压电材料、有机压电材料或复合压电材料制成。

7.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层均采用柔性材料制成。

8.一种压电传感器，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述的按键结构。

9.一种键盘，其特征在于，包括多个按键，每个所述按键均包括如权利要求8所述的压电传感器。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的压电传感器。

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