WO2019179297A1 - 触压按键组件、振动传感器组件和电子设备 - Google Patents

触压按键组件、振动传感器组件和电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电子产品领域，尤其涉及压力触控技术，通过驱动单元带动外壳振动，在受到触压力时，外壳的振动被抑制，通过检测所述外壳的振动，在识别出所述外壳的振动被抑制的情况符合用户用力习惯时，则输出触发信号。本申请提供一种触压按键组件、振动传感器组件和电子设备，实现一种贴合至所述外壳内表面的触压按键，从而有利于电子设备实现一体化。

Description

触压按键组件、振动传感器组件和电子设备
本申请要求于2018年3月19日提交中国专利局、申请号为201810224372.0，发明名称为“触压按键组件、振动传感器组件和电子设备”的中国专利请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及电子产品领域，尤其涉及压力触控技术。
背景技术
随着移动设备技术的发展，一体化将成为一种趋势，这在防水、用户体验等方面的优势很大。实体按键作为移动设备一体化的一个障碍，如何设计一种虚拟按键为业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种触压按键方案,以促进实现移动设备一体化。
第一方面，本申请实施例提供一种触压按键组件，包括外壳、振动传感器和比较触发单元，所述振动传感器包括驱动单元和感应检测单元，所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述外壳的振动区的内表面，所述驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳振动，所述感应检测单元用于检测所述外壳的振动并输出检测信号，所述比较触发单元用于接收所述检测信号,并判断所述检测信号是否落入符合用户触压习惯的范围，在所述检测信号落入符合用户触压习惯的范围的情况下，输出触发信号。通过采取这样的方案，可以实现一种贴合至所述外壳内表面的触压按键，从而有利于电子设备实现一体化。
具体而言，比较触发单元用于接收所述检测信号,并比较所述检测信号与阈值，得到比较结果，并将所述比较结果输出，所述阈值是符合用户触压习惯范围的边界值，在所述比较结果显示所述检测信号落入符合用户触压习惯的范围的情况下，输出的所述比较结果作为所述触发信号。所述“边界值”可以为符合用户触压习惯的范围的上限或下限，原因在于：当用户按压触压按键时，用户的触压力可能导致外壳振幅的减少，也可能会导致外壳振幅的增大，也就是说，用户的触压力可能会抑制外壳的振动，也可能会扩大外壳的振动幅度。当用户触压力抑制外壳振动时，阈值为符合用户触压习惯范围的上限，当用户触压力扩大外壳的振动幅度时，阈值为符合用户触压习惯范围的下限。
所述检测信号用于表示所述外壳振动的幅值，检测信号可以为电压信号，也可以为电阻值变化量。相应地，所述符合用户触压习惯的范围是指，所述外壳的振动区在受到用户触发所述触压按键的习惯用力后的幅值范围。符合用户触压习惯是指满足用户的触压感。符合用户触压习惯的范围是根据不同的用户触压感的习惯进行数据收集采样，并统计分析 得到的范围值。
本申请提供一种虚拟按键架构，通过振动传感器的驱动单元带动外壳振动，通过感应检测单元检测外壳振动的振幅，触压力抑制外壳振动或扩大外壳的振动，通过比较触发单元比较检测到的振幅和阈值的关系，以实现触发按键。
一种实施方式中，外壳未受触压力时所述驱动单元驱动所述外壳产生的振动的幅值在第一范围内，比较触发单元依据所述检测信号和阈值的比较结果输出触发信号；当所述外壳所受的触压力抑制所述外壳振动时，所述阈值小于所述第一范围的下限，所述检测信号的幅值小于所述阈值时，所述比较触发单元输出所述触发信号；当所述外壳所受的触压力扩大所述外壳振动时，所述阈值大于所述第一范围的上限，所述检测信号的幅值大于所述阈值时，所述比较触发单元输出所述触发信号。第一范围数据受触压按键组件所处的电子设备的温度、材质等因素影响，经过多次试验，统计出来的处于未受用户触压力情况下的振动幅度，可以为电压信号或电阻变化量。第一范围的设置可以由集成在电子设备内的主芯片或协处理器内的电路执行，也可以由单独存在在电子设备中的独立的电路来执行。
一种实施方式中，所述比较触发单元包括基准振幅输入端、检测信号输入端和比较器，所述比较器的第一端与所述基准振幅输入端电连接，用于输入所述阈值，所述比较器的第二端与所述检测信号输入端电连接，用于输入所述检测信号，所述比较器用于比较所述检测信号的幅值和所述阈值，所述比较器的输出端电连接至控制单元，所述控制单元用于根据所述比较器的比较结果，输出所述触发信号，控制单元可以为电子设备内的主芯片中的电路单元，也可以为协处理器内的电路单元，控制单元也可以为独立于主芯片和协处理器的电路单元。
一种实施方式中，所述比较触发单元还包括分压电路，所述分压电路电连接在所述基准振幅输入端和所述比较器的第一端之间，阈值为电压信号时，所述分压电路用于对所述阈值进行分压后再输送至所述比较器的第一端。
一种实施方式中，所述触压按键组件还包括鉴幅单元，所述鉴幅单元用于当所述外壳的外表面未受所述触压力时，获得多个所述检测信号，所述检测信号用于表示所述外壳振动的幅值，将所述多个检测信号中出现概率最高的值作为参照值，所述参照值用于计算所述阈值，一种实施方式中，计算所述阈值的具体算法为：所述阈值等于所述参照值与系数的乘积，所述系数的取值范围为：0.1～0.9。
换言之，若所述鉴幅单元连续读取的所述检测信号的幅值保持稳定，所述鉴幅单元生成参照值，所述基准振幅输入端将所述参照值设定至所述比较器。所述鉴幅单元可以设置在电子设备的主芯片或协处理器中，也可以设置为相对主芯片或处理器独立的硬件电路。
一种实施方式中，所述阈值为第一范围下限的0.1～0.9倍，所述第一范围为未触压所述外壳时，所述感应检测单元输出的所述检测信号的范围。
一种实施方式中，所述阈值大于或等于第一范围上限的1.1倍，所述第一范围为未触压所述外壳时，所述感应检测单元输出的所述检测信号的范围。
一种实施方式中，所述外壳内表面设有缓冲带，所述缓冲带围绕所述振动区，所述缓冲带设置有自所述外壳内表面凸设的一个或多个凸块。缓冲带可以与外壳一体成型，缓冲带凸出设置在外壳的内表面，通过缓冲带的设置限定了振动区的具体位置，有利于定位安 装振动传感器的驱动单元和感应检测单元，缓冲带可以吸收振动区的振动，避免振动区的振动传导至外壳的其它部分。
一种实施方式中，凸块数量为一个，且呈封闭环状结构。具体而言，呈封闭的环状结构的缓冲带围绕所述振动区，缓冲带包围区域的形状可以为：圆环状、椭圆环状、方形环状等，在垂直于壳体的方向上，缓冲带的截面的形状可以为方形、三角形、梯形、半圆形或其它不规则形状，本申请不对缓冲带的具体的形状做限定。
一种实施方式中，凸块数量也可以为多个，多个凸块彼此间隔地围设在所述振动区的周围，即：多个凸块排列呈环形分布，相邻的凸块之间设有间隙，一种具体的实施方式中，多个凸块等间距排列。
一种实施方式中，凸块数量为两个且相对设置，，所述振动区位于两个凸块之间。本实施方式应用在移动终端的中框上，即外壳为中框的一部分，在中框上，可以只在中框延伸的方向上，间隔设置两个凸块的方式形成缓冲带，凸块的设置可以阻止振动区的振动向外扩散，从而提高触压按键的灵敏度和可靠性。
一种实施方式中，所述外壳的内表面设有凹槽，所述凹槽分布在所述振动区的外围，所述凹槽内填充有柔性物质或弹性结构，用于吸收所述外壳的振动。柔性物质可以为硅胶、泡棉等，弹性结构可以为弹簧、弹片等结构，不管是柔性物质还是弹性结构，它们都具有吸收振动的性能，凹槽内设置柔性物质或弹性结构可以吸收振动区的振动，阻止振动区的振动传导至外部，从而提高触压按键的灵敏度和可靠性。
一种实施方式中，所述外壳的外表面设有凹入部，所述振动区位于所述凹入部的底部，具体而言，振动区可以由凹入部的底部的所有的面积形成，振动区也可以为凹入部的底部上的部分区域形成。所述凹入部的底部的厚度小于所述外壳位于所述凹入部外围的部分的厚度。凹入部的设置不但可以使得外壳用于设置触压按键的区域减薄，以提升触压按键的敏感度，还可以提供用户准确的定位，方便操作，而不容易误触。
一种实施方式中，所述驱动单元包括用于贴合至所述外壳的第一振动片，所述第一振动片的表面设有驱动电极，所述驱动电极用于接收信号发生电路的信号以产生振动。
一种实施方式中，所述感应检测单元包括第二振动片和形成在所述第二振动片的表面的感应电极，所述感应电极用于与检测电路电连接，以将振动信号传送至所述检测电路，所述检测电路用于输出所述检测信号，所述第二振动片和所述第一振动片层叠设置且连接为一体，所述驱动电极位于所述第一振动片背离所述第二振动片的表面，所述感应电极位于所述第二振动片背离所述第一振动片的表面，所述触压按键还包括接地层，所述接地层夹设在所述第一振动片和所述第二振动片之间，所述感应检测单元和所述驱动单元通过所述接地层接地。
一种实施方式中，所述第二振动片背离所述第一振动片的表面设有驱动焊盘，所述驱动电极电连接至所述驱动焊盘，所述驱动焊盘用于电连接所述信号发生电路。
一种实施方式中，所述第二振动片背离所述第一振动片的表面设有接地焊盘，所述接地焊盘用于接地，所述接地层电连接至所述接地焊盘，所述接地焊盘和所述驱动焊盘位于所述第二振动片的边沿处，且与所述感应电极绝缘。
一种实施方式中，所述感应检测单元设置在所述第一振动片上，所述感应检测单元包 括感应电极，所述感应电极用于与检测电路电连接，以将振动信号传送至所述检测电路，所述检测电路用于输出所述检测信号，所述感应电极和所述驱动电极位于所述第一振动片上不同的区域，所述第一振动片上还设有接地层，在垂直于所述第一振动片的方向上，所述接地层分别与所述驱动电极和所述感应电极正对。
一种实施方式中，所述感应电极与所述驱动电极设置在所述第一振动片的同一个表面上，所述第一振动片的另一表面设置所述接地层，所述接地层所在的表面用于与所述外壳贴合。
一种实施方式中，所述感应电极与所述驱动电极设置在所述第一振动片的不同的表面上，所述接地层包括分布在所述第一振动片的不同表面上的第一接地区和第二接地区，在垂直于所述第一振动片的方向上，所述第一接地区与所述驱动电极正对，所述第二接地区与所述感应电极正对。
一种实施方式中，所述感应检测单元由压阻材料构成，所述感应检测单元贴附至所述第一振动片，用于通过检测所述第一振动片震动时引起的所述感应检测单元的电阻变化,来检测所述外壳的振动。
一种实施方式中，所述驱动单元包括磁体和线圈，所述线圈与信号发生电路电连接，所述信号发生电路驱动所述线圈产生电磁力作用使得所述磁体产生振动，所述磁体的振动带动所述外壳振动。
一种实施方式中，所述感应检测单元包括振动片、感应电极和接地层，所述感应电极用于与检测电路电连接，以将振动信号传送至所述检测电路，所述检测电路用于输出所述检测信号，所述感应电极和所述接地层分别位于所述振动片相对的两个表面，在垂直于所述振动片的方向上，所述接地层和所述感应电极正对，所述磁体贴合至所述振动片，以带动所述振动片振动。
一种实施方式中，所述振动片贴合至所述外壳，所述振动片位于所述磁体和所述外壳之间。
一种实施方式中，所述磁体贴合至所述振动片上设有所述感应电极的表面，所述振动片上设有所述接地层的表面与所述外壳贴合。
一种实施方式中，所述感应检测单元由压阻材料构成，所述感应检测单元贴附至所述磁体或所述外壳，通过所述感应检测单元的电阻变化值检测所述敏感区的振动。
一种实施方式中，所述磁体贴合至所述外壳，所述感应检测单元包括压阻本体和设于所述压阻本体表面的两个连接端，所述压阻本体贴合至所述外壳，所述两个连接端位于所述压阻本体背离所述外壳的表面，所述两个连接端用于与压阻检测电路电连接，所述压阻检测电路用于根据所述压阻本体的电阻值的变化输出所述检测信号，所述电阻值的变化值为所述检测信号的幅值。
一种实施方式中，所述感应检测单元包括感应单元、放大电路和滤波电路，所述感应单元用于感应所述外壳的振动，并输出信号，所述感应单元输出的信号依次经过所述放大电路和所述滤波电路后形成所述检测信号，所述滤波电路用于滤掉其它应力干扰，使得所述检测信号只对应所述外壳的振动信息。
第二方面，本申请提供一种振动传感器组件，包括外壳和振动传感器，所述振动传感 器包括驱动单元和感应检测单元，所述驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳振动，所述感应检测单元用于检测所述外壳的振动并输出检测信号，所述外壳内表面凸设有缓冲带，所述缓冲带围设区域为振动区，所述缓冲带设置有自所述外壳内表面凸设的一个或多个凸块，所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述振动区的内表面。
通过采取这样的方案，可以实现一种贴合至所述外壳内表面的触压按键，从而有利于电子设备实现一体化，且通过缓冲带的设计，可以避免振动区的振动传导至外壳的其它部分，提升了振动传感器组件的精确度和可靠性，而且能够实现防误触的功能，如果用户触压在振动区之外的外壳，触压力不会影响振动区外壳的振动，不会触发振动传感器组件。
具体而言，缓冲带可以与外壳一体成型，缓冲带凸出设置在外壳的内表面，通过缓冲带的设置限定了振动区的具体位置，有利于定位安装振动传感器的驱动单元和感应检测单元，缓冲带可以吸收振动区的振动，避免振动区的振动传导至外壳的其它部分。
一种实施方式中，凸块数量为一个，且呈封闭环状结构。具体而言，缓冲带可以呈封闭的环状结构，环状结构围绕所述振动区，缓冲带包围区域的形状可以为：圆环状、椭圆环状、方形环状等，在垂直于壳体的方向上，缓冲带的截面的形状可以为方形、三角形、梯形、半圆形或其它不规则形状，本申请不对缓冲带的具体的形状做限定。一种实施方式中，凸块数量也可以为多个，多个凸块彼此间隔地围设在所述振动区的周围。也就是说，多个凸块排列呈环形分布，相邻的凸块之间设有间隙，一种具体的实施方式中，多个凸块等间距排列。
一种实施方式中，凸块数量为两个且相对设置，振动区位于两个凸块之间。本实施方式应用在移动终端的中框上，即外壳为中框的一部分，在中框上，可以只在中框延伸的方向上，间隔设置两个凸块的方式形成缓冲带，凸块的设置可以阻止振动区的振动向外扩散，从而提高触压按键的灵敏度和可靠性。
第三方面，本申请提供一种振动传感器组件，包括外壳和振动传感器，所述振动传感器包括驱动单元和感应检测单元，所述驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳振动，所述感应检测单元用于检测所述外壳的振动并输出检测信号，所述外壳上用于贴合所述驱动单元和/或所述感应检测单元的区域为振动区，所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述振动区的内表面，所述外壳的内表面设有凹槽，所述凹槽分布在所述振动区的外围，所述凹槽内填充有柔性物质或弹性结构，用于吸收所述外壳的振动。凹槽内的柔性物质或弹性结构可以只填充凹槽的一部分空间，也可以填满凹槽或者超出凹槽。
具体而言，凹槽可以为封闭环状延伸的凹槽结构，凹槽也可以由多个小凹槽形成，多个小凹槽排布呈环状，相邻的两个小凹槽之间相间隔。凹槽延伸的具体的环形形状可以为圆环状、椭圆环状、方形环状等，在垂直于壳体的方向上，凹槽的截面的形状可以为方形、三角形、梯形、半圆形或其它不规则形状，本申请不对凹槽的具体的形状做限定。
第四方面，本申请还提供一种电子设备，所述电子设备包括壳体、芯片及前述触压按键组件，所述触压按键组件中的外壳是所述壳体的一部分，所述芯片用于接收所述触压按键输出的所述触发信号。
第五方面，本申请提供一种电子设备，包括壳体、芯片及前述振动传感器组件，振动传感器组件中的外壳是所述壳体的一部分，所述芯片用于接收所述传感器组件输出的所述 检测信号。
一种实施方式中，所述触压按键组件的所述比较触发单元集成于所述芯片内。
一种实施方式中，所述移动终端还包括协处理器，所述触压按键组件的比较触发单元集成于所述协处理器内。
本申请提供的触压按键组件中的比较触发单元可以设置在传感器控制芯片内，可以集成在主芯片或协助处理器内。协处理器(coprocessor)为一种芯片，用于减轻系统微处理器的特定处理任务，是一种协助中央处理器完成其无法执行或执行效率、效果低下的处理工作而开发和应用的处理器。当然，所述比较触发单元也可以设置为相对主芯片或处理器独立的硬件电路。
一种实施方式中，所述壳体包括前面板、中框以及后盖，所述触压按键组件或振动传感器组件中的所述外壳为所述中框的外侧边框。
一种实施方式中，所述触压按键组件的数量为至少两个，所述移动终端还包括总驱动模块，所述总驱动模块按序异步驱动所述至少两个触压按键的所述驱动单元，以减少所述触压按键之间的串扰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请提供的电子设备的示意图；
图2是本申请一种实施方式提供的触压按键组件的示意图；
图3是本申请一种实施方式提供的触压按键组件在振动状态下，且无触压力的情况下的示意图；
图4是图3所示的触压按键组件的振动状态施加触压力后的示意图；
图5是本申请一种实施方式提供的触压按键组件的示意图，其中包括缓冲带；
图6是本申请一种实施方式提供的触压按键组件的示意图，其中缓冲带呈封闭环状结构；
图7是本申请一种实施方式提供的触压按键组件的示意图，其中缓冲带包括多外凸块呈环状分布；
图8是本申请一种实施方式提供的触压按键组件的示意图，其中缓冲带包括一对相对设置的隔墙的架构；
图9是本申请一种实施方式提供的触压按键组件的示意图，其中外壳内表面设置凹槽，且用于填充柔性物质或弹性结构的示意图；
图10是图9所示的凹槽和柔性物质或弹性结构的一种实施方式示意图；
图11是图9所示的凹槽和柔性物质或弹性结构的另一种实施方式示意图；
图12是本申请一种实施方式提供的触压按键组件的示意图，其中外壳的外表面设有凹入部；
图13是本申请提供的触压按键组件中的振动传感器的一种实施方式的示意图；
图14是本申请提供的触压按键组件中的振动传感器的一种实施方式的示意图；
图15是本申请提供的触压按键组件中的振动传感器的一种实施方式的示意图；
图16是本申请提供的触压按键组件中的振动传感器的一种实施方式的示意图；
图17是本申请提供的触压按键组件中的振动传感器的一种实施方式的示意图；
图18是本申请提供的触压按键组件中的振动传感器的一种实施方式的示意图；
图19本申请提供的触压按键组件中的比较触发单元的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
本申请涉及触压按键组件和传感器组件，应用于电子设备，电子设备可以为移动终端(例如智能手机)、穿戴电子设备(例如智能手表等)、家电、汽车仪表盘及其它电器产品。
触压按键组件为设置在电子设备上的虚拟按键，可以实现例如音量调节、确认键、开机键等功能键。举例而言，触压按键组件设置于移动终端的壳体，电子设备(以手机为例)的壳体包括前面板、中框和后盖，触压按键组件可以设置在前面板、中框或后盖上，与设于电子设备内的芯片电连接，芯片用于接收触压按键输出的触发信号。
如图1所示，一种实施方式中，本申请提供的电子设备100包括前面板101、中框102和后盖103，本申请涉及的触压按键组件200设于中框102。图1中触压按键组件200用虚线框表示，因为本申请的触压按键组件为虚拟按键，非实体的机械按键，在电子设备100的外表面看不到具体的触压按键组件200的结构，实际应用中，可以在电子设备100的外表面设置标记符号，以提示使用者触压按键的位置，也可以在移动终端100的外壳设置透明区、透光区或凹入部，通过这样的设置，明确触压按键组件200的位置。
如图2所示，本申请实施例提供的触压按键组件200包括外壳10、振动传感器20和比较触发单元30，所述振动传感器20包括驱动单元和感应检测单元(图2中未示出驱动单元和感应检测单元，本申请将会在后续具体的实施方式中参照图来描述驱动单元和感应检测单元)。采用本申请提供的触压按键组件200，可以实现一种贴合至所述外壳内表面的触压按键，从而有利于电子设备实现一体化。所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述外壳10的内表面，本申请涉及多种实施方式，可以将驱动单元贴合至外壳10内表面，可以将感应检测单元贴合至外壳10内表面，也可以同时将驱动单元和感应检测单元贴合至外壳10内表面，后续将对各具体实施方式进行详细展开描述。
驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳10振动，所述感应检测单元用于检测所述外壳10的振动并输出检测信号至比较触发单元30，比较触发单元30用于接收所述检测信号,并判断所述检测信号是否落入符合用户触压习惯的范围，在所述检测信号落入符合用户触压习惯的范围的情况下，输出触发信号。
所述比较触发单元30还用于比较所述检测信号与阈值，得到比较结果，并将所述比较结果输出，所述阈值是符合用户触压习惯范围的边界值，在所述比较结果显示所述检测信号落入符合用户触压习惯的范围的情况下，输出的所述比较结果作为所述触发信号。所述“边界值”可以为符合用户触压习惯的范围的上限或下限，原因在于：当用户按压触压按键时，用户的触压力可能导致外壳振幅的减少，也可能会导致外壳振幅的增大，也就是说，用户的触压力可能会抑制外壳的振动，也可能会扩大外壳的振动幅度。当用户触压力抑制 外壳振动时，阈值为符合用户触压习惯范围的上限，当用户触压力扩大外壳的振动幅度时，阈值为符合用户触压习惯范围的下限。
所述检测信号用于表示所述外壳振动的幅值，检测信号可以为电压信号，也可以为电阻值变化量，这与所述驱动单元和所述感应检测单元的具体设计形式有关。相应地，所述符合用户触压习惯的范围是指：所述外壳的振动区在受到用户触发所述触压按键的习惯用力后的幅值范围。符合用户触压习惯是指满足用户的触压感。符合用户触压习惯的范围是根据不同的用户触压感的习惯进行数据收集采样，并统计分析得到的范围值。
一种实施方式中，所述外壳10未受触压力时所述驱动单元驱动所述外壳产生的振动的幅值在第一范围内。图2所示为振动传感器20未工作状态下，外壳10也没有产生振动。图3所示为外壳10未受触压力时，外壳10在驱动单元带动下振动的示意图，其中包括振动过程两个位置状态，分别用实线和虚线表示。当外壳10的外表面受到触压力时，如图4所示，用户手指触压外壳10，触压力的作用下，外壳10的振动受到抑制，图4所示的状态下的外壳10的振动的振幅小于图3所示的外壳10的振动的振幅。当然，有某些振动频率状态下，会使得外壳10的振幅变得更大，即使用本申请触压按键组件，触压力对外壳10的作用也可能会使得外壳10的振幅增加。
所述比较触发单元30用于接收所述检测信号，并依据所述检测信号和阈值的比较结果输出触发信号；当所述外壳10所受的触压力抑制所述外壳10振动时，所述阈值小于所述第一范围的下限，所述检测信号的幅值小于所述阈值时，所述比较触发单元输出所述触发信号；当所述外壳10所受的触压力扩大所述外壳10振动时，所述阈值大于所述第一范围的上限，所述检测信号的幅值大于所述阈值时，所述比较触发单元输出所述触发信号。第一范围数据受触压按压所处的电子设备的温度、材质等因素影响，经过多次试验，统计出来的外过未受用户触压力情况下的振动幅度，可以为电压信号或电阻变化量。第一范围的设置可以由集成在电子设备内的主芯片或处理器内的电路执行，也可以设置为相对主芯片或处理器独立的硬件电路来执行。
本申请提供一种虚拟按键架构，通过振动传感器的驱动单元带动外壳10振动，通过感应检测单元检测外壳10振动的振幅，有触压力的情况下，抑制外壳10振动或扩大外壳10的振动，通过比较触发单元30比较检测到的振幅和阈值的关系，以实现触发按键。
第一范围是外壳10未受任何触压力的情况下，驱动单元驱动外壳10振动的幅值范围，当外壳10处于无任何环境因素干扰的情况下，未受任何触压力时，驱动单元驱动外壳10振动幅值应当是一个数值，但是，由于移动终端难免会受一些环境因素影响，例如温度变化、外壳材质的不同，用户状态变化(例如移动终端位于用户口袋中，用户处理静止状态和移动状态，或者移动终端与用户接触或摩擦变化，等因素都会对外壳10振动幅值产生影响)，由于这些环境因素的影响，定义外壳在未受任何触压力情况下，驱动单元驱动外壳10振动的幅值范围为第一范围。第一范围的设置是经过多次试验，统计出来的处于未受用户触压力情况下的振动幅度，可以为电压信号或电阻变化量。
根据用户体验或者实验数据得知：以阈值小于第一范围下限或者大于第一范围上限作为比较触发单元产生触发信号的条件较为合适，可以得到准确的判断，提高触压按键的触发准确度和可靠性。一种实施方式中，所述阈值为所述第一范围下限的0.1～0.9倍，或者， 阈值大于等于第一范围上限1.1倍。
本申请通过在外壳10的内表面设置具有缓冲结构，以使振动传感器产生的振动集中在与驱动单元和/或感应检测单元贴合的外壳的区域，防止振动扩散至外壳10的其它区域，这样即能保证触压按键的灵敏度，有触压力施加至外壳振动位置时，即时启动触压按键，又可以防止外壳10其它区域的误触对触压按键产生的影响，因为外壳10其它区域不受驱动单元振动影响，当外壳10其它区域有触压力时，不会抑制或扩大驱动单元带动的外壳的振动的振幅，自然也不会触发触压按键。
如图5所示，一种实施方式中，所述外壳10内表面凸设有缓冲带40，也就是缓冲带设置有自外壳内表面凸设的一个或多个凸块。所述缓冲带40围设区域为振动区A，图5中外壳10上两条虚线之间的区域为振动区A。这里所述的“围设”包括封闭式的包围环绕，也包括不封闭式的包围，例如半包围，或者缓冲带在形成在振动传感器的相对的两侧，即类似“()”或“[]”状的结构。所述振动传感器20(即驱动单元和/或所述感应检测单元)贴合至所述振动区A的内表面。缓冲带40可以与外壳10一体成型，二者也可以为两件式结构，通过粘胶或焊接等固定方式将缓冲带40固定至外壳10的内表面。缓冲带40突出设置在外壳10的内表面，不但限定了振动区A，使得振动传感器20的振动只影响振动区A振动，缓冲带可以吸收振动区A的振动，避免振动区A的振动传导至外壳10的其它部分，即图5中两虚线外围的区域B，缓冲带40的设置还有利于定位安装振动传感器20。
一种实施方式中，所述缓冲带40的凸块数量为一个，围绕所述振动传感器20呈封闭的环状结构，如图6所示，缓冲带40包围区域的形状可以为：圆环状、椭圆环状、方形环状等，在垂直于壳体的方向上，缓冲带40的截面的形状可以为方形、三角形、梯形、半圆形或其它不规则形状，本申请不对缓冲带的具体的形状做限定。
一种实施方式中，如图7所示，所述缓冲带40的凸块41的数量为多个，所述多个凸块41彼此间隔地围设在所述振动传感器20的外围。也就是说，多个凸块41排列呈环形分布，相邻的凸块41之间设有间隙，一种具体的实施方式中，多个凸块41等间距排列。
一种实施方式中，如图8所示，凸块42的数量为两个，两个凸块42之间形成振动区A，振动传感器20(所述驱动单元和/或所述感应检测单元)贴合至所述振动区A的内表面。本实施方式应用在移动终端的中框上，即外壳10为中框的一部分，在中框上，可以只在中框延伸的方向上，间隔设置两个凸块42可以阻止振动区A的振动向外扩散，从而提高触压按键的灵敏度和可靠性。
一种实施方式中，如图9所示，所述外壳10上用于贴合振动传感器20(所述驱动单元和/或所述感应检测单元)的区域为振动区A，所述外壳10的内表面设有凹槽50，所述凹槽50分布在所述振动区A的外围，所述凹槽50内设填充物51，填充物51为柔性物质或弹性结构，用于吸收所述外壳10的振动。为了便于图示和理解，图9中的填充物51被分解在外壳10之外，即未填充至凹槽50内的状态，图9中的箭头代表填充的方向。柔性物质可以为硅胶、泡棉等，弹性结构可以为弹簧、弹片等结构，不管是柔性物质还是弹性结构，它们都具有吸收振动的性能，凹槽50内设置柔性物质或弹性结构可以吸收振动区的振动，阻止振动区A的振动传导至外部，从而提高触压按键的灵敏度和可靠性。凹槽50内的柔性物质或弹性结构可以只填充凹槽50的一部分空间(如图10所示)，也可以填满凹 槽50或者超出凹槽50(如图11所示)。
具体而言，凹槽50可以为封闭环状延伸的凹槽结构，凹槽50也可以由多个小凹槽形成，多个小凹槽排布呈环状，相邻的两个小凹槽之间相间隔。凹槽50延伸的具体的环形形状可以为圆环状、椭圆环状、方形环状等，在垂直于壳体的方向上，凹槽的截面的形状可以为方形、三角形、梯形、半圆形或其它不规则形状，本申请不对凹槽的具体的形状做限定。
如图12所示，一种实施方式中，所述外壳10的外表面设有凹入部13，振动区位于凹入部13的底部131，振动区可以由凹入部13的底部131的所有的面积形成，振动区也可以为凹入部13的底部131上的部分区域形成。所述凹入部13的底部131的厚度小于所述外壳10位于所述凹入部13外围的部分的厚度。所述振动传感器20(驱动单元和/或所述感应检测单元)贴合至所述振动区的内表面。凹入部13的设置，不但可以使得外壳10用于设置触压按键的区域(即敏感区)减薄，以提升触压按键的敏感度，还可以提供用户准确的定位，方便操作，而不容易误触。
本申请还提供一种振动传感器组件，包括外壳和振动传感器，所述振动传感器包括驱动单元和感应检测单元，所述驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳振动，所述感应检测单元用于检测所述外壳的振动并输出检测信号，所述外壳内表面凸设有缓冲带，所述缓冲带围设区域为振动区，所述缓冲带设置有自所述外壳内表面凸设的一个或多个凸块，所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述振动区的内表面。通过采取这样的方案，可以实现一种贴合至所述外壳内表面的触压按键，从而有利于电子设备实现一体化，且通过缓冲带的设计，可以避免振动区的振动传导至外壳的其它部分，提升了振动传感器组件的精确度和可靠性，而且能够实现防误触的功能，如果用户触压在振动区之外的外壳，触压力不会影响振动区外壳的振动，不会触发振动传感器组件。
另一实施方式中，本申请还提供一种振动传感器组件，包括外壳和振动传感器，所述振动传感器包括驱动单元和感应检测单元，所述驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳振动，所述感应检测单元用于检测所述外壳的振动并输出检测信号，所述外壳上用于贴合所述驱动单元和/或所述感应检测单元的区域为振动区，所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述振动区的内表面，所述外壳的内表面设有凹槽，所述凹槽分布在所述振动区的外围，所述凹槽内填充有柔性物质或弹性结构，用于吸收所述外壳的振动。本实施方式的凹槽结合柔性物质或弹性结构的作用与前述实施方式中的凸块的作用相似。
本申请驱动单元和感应检测单元的具体设备包括下述多种实施方式，举例说明：驱动单元可以为压电片的结构或者由磁性件和线圈构成的驱动结构，感应检测单元可以为压电片结构或压阻材料构成。下文将对驱动单元和感应检测单元具体的实施方式展开说明，本申请不限于下述实施方式限定的架构，驱动单元只要能产生振动并带动外壳振动的方案，感应检测单元只要能检测外壳同的振动的振幅，均包含在本申请范围内。
一种实施方式中，请参阅图13，振动传感器20中的驱动单元21和感应检测单元22均为压电片结构，所述驱动单元21包括用于贴合至所述外壳的第一振动片212，所述第一振动片212的表面设有驱动电极214，所述驱动电极214用于接收信号发生电路D的驱动信号S1以产生振动。本实施方式中，驱动单元21为压电片结构，第一振动片212为载体， 可以为陶瓷材料，驱动电极214形成于第一振动片212的表面，且与信号发生电路D电连接，信号发生电路D产生驱动信号S1给驱动电极214，驱动信号S1可以为方波、正弦波、三角波等交流信号，驱动电极214接收到驱动信号S1后产生振动。
所述感应检测单元22包括第二振动片222和形成在所述第二振动片222的表面的感应电极224，所述感应电极224用于与检测电路T电连接，以将振动信号S2传送至所述检测电路T，所述检测电路T用于输出检测信号，所述第二振动片222和所述第一振动片212层叠设置且连接为一体，具体而言，驱动单元21和感应检测单元22可以通过粘接或共烧工艺连接在一起。所述驱动电极214位于所述第一振动片212背离所述第二振动片222的表面，所述感应电极224位于所述第二振动片222背离所述第一振动片212的表面。所述触压按键还包括接地层G，所述接地层G夹设在所述第一振动片212和所述第二振动片222之间，所述感应检测单元22和所述驱动单元21通过所述接地层G接地。一种实施方式中，驱动单元21使得外壳产生受迫振动的同时，该振动直接传递给与驱动单元21固设为一体的感应检测单元22，驱动单元21和感应检测单元22均为压电片结构，利于压电材料的压电效应，产生电输出，即为检测信号，检测信号可以为振动幅值。当外壳受到触压力时，触压力抑制外壳的振动，使得外壳的振动的振幅明显被削弱，感应检测单元22输出电压幅度也被削弱，使得所述检测信号的幅值小于所述阈值，此时，所述比较触发单元输出所述触发信号。
请参阅图14，一种实施方式中，所述第二振动片222背离所述第一振动片212的表面设有驱动焊盘P1，所述驱动电极电连接至所述驱动焊盘，所述驱动焊盘P1用于电连接所述信号发生电路。具体而言，驱动焊盘P1可以通过焊接导线与信号发生电路D电连接。
一种实施方式中，所述第二振动片222背离所述第一振动片212的表面设有接地焊盘P2，所述接地焊盘P2用于接地，所述接地层G电连接至所述接地焊盘P2，所述接地焊盘P2和所述驱动焊盘P1位于所述第二振动片222的边沿处，且与所述感应电极224绝缘。本实施方式中，为了保证振动传感器与外壳贴合的表面平滑，将接地焊盘P2和驱动焊盘P1设置在第二振动片222背离第一振动片212的表面，第一振动片212位于第二振动片222和壳体10之间，这样的架构方便连接导线。当然，接地焊盘P2也可以设置在第一振动片212和第二振动片222的侧面。
请参阅图15，一种实施方式中，所述感应检测单元22设置在所述第一振动片212上，所述感应检测单元22包括感应电极224，所述感应电极224用于与检测电路T电连接，以将振动信号S2传送至所述检测电路T，所述检测电路T用于输出所述检测信号，所述感应电极224和所述驱动电极214位于所述第一振动片212上不同的区域，所述第一振动片212上还设有接地层G，在垂直于所述第一振动片212的方向上，所述接地层G分别与所述驱动电极214和所述感应电极224正对。本实施方式将驱动单元21和感应检测单元22设置在同一个振动片上，即在一个压电片结构的不同的区域分别形成驱动单元和感应检测单元。这样的振动传感器应用在移动终端中，有利于有效利用内部空间。
具体而言，一种实施方式中，所述感应电极224与所述驱动电极214设置在所述第一振动片212的同一个表面上，所述第一振动片212的另一表面设置所述接地层G，所述接地层G所在的表面用于与所述外壳10贴合。另一种实施方式中，所述感应电极与所述驱 动电极设置在所述第一振动片的不同的表面上，所述接地层包括分布在所述第一振动片的不同表面上的第一接地区和第二接地区，在垂直于所述第一振动片的方向上，所述第一接地区与所述驱动电极正对，所述第二接地区与所述感应电极正对。
请参阅图16，一种实施方式中，驱动单元21为压电片结构，包括用于贴合至所述外壳的第一振动片212，第一振动片212的表面设有驱动电极214，驱动电极214用于接收信号发生电路D的信号以产生振动。感应检测单元22由压阻材料构成，所述感应检测单元22贴附至所述第一振动片212，也就是说由压阻材料构成的感应检测单元22与第一振动片212结合为一体，感应检测单元22用于通过检测所述第一振动片212震动时引起的所述感应检测单元22的电阻变化,来检测所述外壳10的振动。感应检测单元22构成电阻R，且包括位于电阻R两端的两个输出接口225。
请参阅图17，一种实施方式中，所述驱动单元21包括磁体213和线圈215，所述线圈215与信号发生电路D电连接，所述信号发生电路D驱动所述线圈215产生电磁力作用使得所述磁体213产生振动，所述磁体213的振动带动所述外壳振动。磁体213与外壳之间固定连接，一种实施方式中，感应检测单元22为压电片结构，磁体213与感应检测单元22形成一体式结构，具体结构为：所述感应检测单元包括振动片221、感应电极224和接地层G，所述感应电极224用于与检测电路T电连接，以将振动信号S2传送至所述检测电路T，所述检测电路T用于输出所述检测信号，所述感应电极224和所述接地层G分别位于所述振动片221相对的两个表面，在垂直于所述振动片221的方向上，所述接地层G和所述感应电极224正对，所述磁体213贴合至所述振动片221，以带动所述振动片221振动，振动片221与外壳贴合以驱动外壳振动。本实施方式采用磁动驱动和压电结构的架构，使得低压下依然可以获得振幅的输出，驱动单元甚至可以作为局部触力觉反馈使用。
一种实施方式中，所述振动片221贴合至所述外壳，所述振动片221位于所述磁体213和所述外壳10之间。所述磁体213贴合至所述振动片上设有所述感应电极224的表面，所述振动片221上设有所述接地层G的表面与所述外壳10贴合。
请参阅图18，一种实施方式中，驱动单元21由磁体213和线圈215构成，感应检测单元22由压阻材料构成，所述感应检测单元22贴附至所述磁体213或所述外壳10，换言之，感应检测单元22可以贴合至磁体213，磁体213贴合至外壳10，或者感应检测单元22和磁体213均贴合至外壳10，感应检测单元22和磁体213之间可以连接也可以不连接，本实施方式通过所述感应检测单元22的电阻变化值检测所述外壳的振动。
一种实施方式中，所述磁体213贴合至所述外壳，所述感应检测单元22包括压阻本体227和设于所述压阻本体227表面的两个连接端225，所述压阻本体227贴合至所述外壳10，所述两个连接端225位于所述压阻本体227背离所述外壳10的表面，所述两个连接端225用于与压阻检测电路电连接，所述压阻检测电路用于根据所述压阻本体的电阻值的变化输出所述检测信号，所述电阻值的变化值为所述检测信号的幅值。
一种实施方式中，所述感应检测单元包括感应单元、放大电路和滤波电路，所述感应单元用于感应所述外壳的振动，并输出信号，所述感应单元输出的信号依次经过所述放大电路和所述滤波电路后形成所述检测信号，所述滤波电路用于滤掉其它应力干扰，使得所述检测信号只对应所述外壳的振动信息。感应检测单元为前述压电片架构的方案时，感应 单元输出的信号为外壳振动的振幅信号，感应检测单元为前述压阻材料构成的方案时，感应单元输出的信号为电阻值变化量。
请参阅图19，一种实施方式中，所述比较触发单元30包括基准振幅输入端31、检测信号输入端32和比较器33，比较器33输送信号至控制单元300，控制单元300可以为集成在电子设备内主芯片中的电路单元，也可以为协处理器内的电路单元，控制单元300也可以为独立于主芯片和协处理器之外的控制芯片。所述比较器33的第一端与所述基准振幅输入端31电连接，用于输入所述阈值，所述比较器33的第二端与所述检测信号输入端32电连接，用于输入感应检测单元20传送的所述检测信号，所述比较器33用于比较所述检测信号的幅值和所述阈值，所述比较器33的输出端电连接至所述控制单元300，以向控制单元300输出比较结果，所述控制单元300用于根据比较器33的比较结果输出所述触发信号。
一种实施方式中，所述比较触发单元30还包括分压电路34，所述分压电路34电连接在所述基准振幅输入端31和所述比较器33的第一端之间，阈值为电压信号时，所述分压电路34用于对所述阈值进行分压后再输送至所述比较器33的第一端。分压电路34由电阻R1和R2构成。
一种实施方式中，所述触压按键组件还包括的鉴幅单元35，所述鉴幅单元35用于当所述外壳10的外表面未受所述触压力时，获得多个所述检测信号，所述检测信号用于表示所述外壳10振动的幅值，将所述多个检测信号中出现概率最高的值作为参照值，所述参照值用于计算所述阈值，一种实施方式中，计算所述阈值的具体算法为：所述阈值等于所述参照值与系数的乘积，所述系数的取值范围为：0.1～0.9。所述鉴幅单元35电连接在所述检测信号输入端32和所述比较器33的第二端之间，当所述外壳的外表面未受所述触压力时，若所述鉴幅单元35连续读取的所述检测信号的幅值保持稳定，所述鉴幅单元35生成参照值，所述基准振幅输入端31将所述参照值设定至所述比较器33。
一种实施方式中，所述鉴幅单元35生成所述参照值的算法为：所述参照值＝所述鉴幅单元读取的所述检测信号的幅值*系数，所述系数的取值范围为：0.1～0.9。这个系数的设定是根据实验数据及用户体验得到的，与具体使用的外壳的材质有关，与应用环境因此亦相关。
一种实施方式中，所述感应检测单元包括感应单元、放大电路和滤波电路，所述感应单元用于感应所述外壳的振动，并输出信号，所述感应单元输出的信号依次经过所述放大电路和所述滤波电路后形成所述检测信号，所述滤波电路用于滤掉其它应力干扰，使得所述检测信号只对应所述外壳的振动信息。
一种实施方式中，所述触压按键组件的数量为至少两个，所述移动终端还包括总驱动模块，所述总驱动模块按序异步驱动所述至少两个触压按键的所述驱动单元，以减少所述触压按键之间的串扰。以第一触压按键和第二触压按键为例进行说明按序异步驱动，为：先驱动第一触压按键的驱动单元一段时间(一段时间为毫秒级单位，即几个毫秒或几十毫秒)，同时第一触压按键的感应检测单元进行检测，第一触压按键的比较触发单元进行判断，依据判断结构决定是否触发第一触压按键；然后关闭第一触压按键的驱动，开始驱动第二触压按键同样的时间段，同时第二触压按键的感应检测单元进行检测，第二触压按键的比 较触发单元进行判断，依据判断结构决定是否触发第二触压按键。若只有两个触压按键，则针对这两个触压按键按序异步驱动(也可以理解为依次循环驱动)。这种驱动和检测的方式会减少相邻的触压按键之间的干扰。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

  1. 一种触压按键组件，其特征在于，包括外壳、振动传感器和比较触发单元，所述振动传感器包括驱动单元和感应检测单元，所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述外壳的振动区的内表面，所述驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳振动，所述感应检测单元用于检测所述外壳的振动并输出检测信号，所述比较触发单元用于接收所述检测信号,并判断所述检测信号是否落入符合用户触压习惯的范围，在所述检测信号落入符合用户触压习惯的范围的情况下，输出触发信号。
  2. 如权利要求1所述的触压按键组件，其特征在于，所述比较触发单元还用于比较所述检测信号与阈值，得到比较结果，并将所述比较结果输出，所述阈值是符合用户触压习惯范围的边界值，在所述比较结果显示所述检测信号落入符合用户触压习惯的范围的情况下，所述比较触发单元输出的所述比较结果作为所述触发信号。
  3. 如权利要求2所述的触压按键组件，其特征在于，所述阈值为第一范围下限的0.1～0.9倍，所述第一范围为未触压所述外壳时，所述感应检测单元输出的所述检测信号的范围。
  4. 如权利要求2所述的触压按键组件，其特征在于，所述阈值大于或等于第一范围上限的1.1倍，所述第一范围为未触压所述外壳时，所述感应检测单元输出的所述检测信号的范围。
  5. 如权利要求2所述的触压按键组件，其特征在于，所述触压按键组件还包括鉴幅单元，所述鉴幅单元用于当所述外壳的外表面未受触压力时，获得多个所述检测信号，将所述多个检测信号中出现概率最高的值作为参照值，所述参照值用于计算所述阈值，所述阈值等于所述参照值与系数的乘积，所述系数的取值范围为：0.1～0.9。
  6. 如权利要求1所述的触压按键组件，其特征在于，所述检测信号用于表示所述外壳振动的幅值，所述符合用户触压习惯的范围是指：所述外壳的振动区在受到用户触发所述触压按键的习惯用力后的幅值范围。
  7. 如权利要求1所述的触压按键组件，其特征在于，所述外壳内表面设置有缓冲带，所述缓冲带围绕所述振动区，所述缓冲带设置有自所述外壳内表面凸设的一个或多个凸块。
  8. 如权利要求1所述的触压按键组件，其特征在于，所述外壳的内表面设有凹槽，所述凹槽分布在所述振动区的外围，所述凹槽内填充有柔性物质或弹性结构。
  9. 如权利要求1-8任一项所述的触压按键组件，其特征在于，所述外壳的外表面设有凹入部，所述振动区位于所述凹入部的底部，所述凹入部的底部的厚度小于所述外壳位于所述凹入部外围的部分的厚度。
  10. 一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体、芯片及如权利要求1至9任意一项所述的触压按键组件，所述触压按键组件中的外壳是所述壳体的一部分，所述芯片用于接收所述触压按键组件输出的所述触发信号。
  11. 如权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述壳体包括前面板、中框以及后盖，所述触压按键组件的所述外壳为所述中框的外侧边框。
  12. 一种振动传感器组件，其特征在于，包括外壳和振动传感器，所述振动传感器包括驱动单元和感应检测单元，所述驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳振动，所述感应 检测单元用于检测所述外壳的振动并输出检测信号，所述外壳内表面凸设有缓冲带，所述缓冲带围设区域为振动区，所述缓冲带设置有自所述外壳内表面凸设的一个或多个凸块，所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述振动区的内表面。
  13. 一种振动传感器组件，其特征在于，包括外壳和振动传感器，所述振动传感器包括驱动单元和感应检测单元，所述驱动单元用于产生振动并驱动所述外壳振动，所述感应检测单元用于检测所述外壳的振动并输出检测信号，所述外壳上用于贴合所述驱动单元和/或所述感应检测单元的区域为振动区，所述驱动单元和/或所述感应检测单元贴合至所述振动区的内表面，所述外壳的内表面设有凹槽，所述凹槽分布在所述振动区的外围，所述凹槽内填充有柔性物质或弹性结构。
  14. 一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体、芯片及如权利要求12或13所述的振动传感器组件，所述振动传感器组件中的外壳是所述壳体的一部分，所述芯片用于接收所述传感器组件输出的所述检测信号。
  15. 如权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述壳体包括前面板、中框以及后盖，所述振动传感器组件的所述外壳为所述中框的外侧边框。
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