CN101539806B - 一种电子设备及其键盘 - Google Patents

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Abstract

一种键盘，包括至少一个按键，每个按键包括第一导电薄膜、第二导电薄膜、光源、光电转换器、以及液晶层。所述第一导电薄膜和光源位于所述液晶层一侧，所述第二导电薄膜和所述光电转换器位于所述液晶层另一侧。所述第一导电薄膜和第二导电薄膜用于在所述按键被按压时输出第一预设电场强度。所述液晶层用于在所述第一预设电场强度下将所述光源发出的光传导到所述光电转换器。所述光电转换器用于在接收到所述光源的光时输出第一信号。用户只需要用很小的力量按压键盘上的透明导电薄膜即可启动液晶层达到触发按键的目的，按键灵敏度高，使用时几乎不会发出声音。

Description

一种电子设备及其键盘
技术领域
本发明涉及一种键盘，特别涉及一种薄膜键盘及配置有该键盘的电子设备。
背景技术
随着经济的快速发展，具备各种功能的电子设备，例如计算机、手机、个人数字助理、掌上游戏机、银行柜员机等智能人机交互机越来越普及。键盘和显示屏是上述这些智能人机交互机所必备的输入设备和显示设备。
现有键盘包括机械式键盘和薄膜式键盘。机械式键盘包括印刷电路板(PCB)和多个固定在PCB板上的机械转换器。这些机械转换器相互独立完成印刷电路板的信号触发动作。机械式键盘的缺点是打字声音较大，需要较大的力量才能完成按键动作，长时间使用易损害使用者手部和腕部。薄膜式键盘的关键结构只包括三层薄膜，最上面一层薄膜是正级电路，中间一层薄膜是间隔层，下面一层薄膜则是负极电路。只需要用很小的力量从三层薄膜形成的“按键”压下，上方与下方薄膜就会接触通电完成导通，长时间使用也不会损害使用者手部和腕部。
现有薄膜式键盘又可分为二类，一类是在三层薄膜形成的“按键”上设置机械模块，使其看起来和使用起来都像机械式键盘，另一类则是在按键”上设置一颗颗的橡胶圆点(rubber dome)。前者是透过一些特别的机械模块下压“按键”来完成触发的动作，其缺点是机械模块易损坏薄膜，使得键盘使用寿命短。后一种则是透过分离或固定在键帽轴来下压像胶圆点达成触发的动作。这种键盘的缺点是较容易造成卡键，所谓的″卡键″是指对键帽的四个边或四个角施力时，会突然出现按不下去需要加强许多力道才能按下去的现像。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种按键灵敏度高的键盘。
此外，还有必要提供一种具备上述键盘的电子设备。
一种键盘，包括至少一个按键，每个按键包括第一导电薄膜、第二导电薄膜、光源、光电转换器、以及液晶层。所述第一导电薄膜和光源位于所述液晶层一侧，所述第二导电薄膜和所述光电转换器位于所述液晶层另一侧。所述第一导电薄膜和第二导电薄膜用于在所述按键被按压时输出第一预设电场强度，而在所述按键未被按压时输出第二预设电场强度，且所述第二预设电场强度小于所述第一预设电场强度。所述液晶层用于在所述第一预设电场强度下将所述光源发出的光传导到所述光电转换器，而在所述第二预设电场强度下无法将所述光源发出的光传导到所述光电转换器。所述光电转换器用于在接收到所述光源的光时输出第一信号。
一种键盘，包括多个按键，每个按键包括第一导电薄膜、第二导电薄膜、光源、光电转换器、以及液晶层。所述第一导电薄膜和光源位于所述液晶层一侧，所述第二导电薄膜和所述光电转换器位于所述液晶层另一侧。所述第一导电薄膜和第二导电薄膜用于在所述按键被按压时输出第一预设电场强度，而在所述按键未被按压时输出第二预设电场强度，且所述第二预设电场强度小于所述第一预设电场强度。所述液晶层用于在所述第一预设电场强度下将所述光源发出的光传导到所述光电转换器，而在所述第二预设电场强度下无法将所述光源发出的光传导到所述光电转换器。所述光电转换器用于在接收到所述光源的光时输出第一信号。所述光源包括发光元件和光导管，所有按键共用所述发光元件，所述光导管用于将所述发光元件发出的光传导到所有按键。
一种电子设备，包括键盘，所述键盘包括至少一个按键，每个按键包括第一导电薄膜、第二导电薄膜、光源、光电转换器、以及液晶层。所述第一导电薄膜和光源位于所述液晶层一侧，所述第二导电薄膜和所述光电转换器位于所述液晶层另一侧。所述第一导电薄膜和第二导电薄膜用于在所述按键被按压时输出第一预设电场强度。所述液晶层用于在所述第一预设电场强度下将所述光源发出的光传导到所述光电转换器。所述光电转换器用于在接收到所述光源的光时输出第一信号。
用户只需要用很小的力量按压按键即可达到触发按键的目的，按键灵敏度高，使用时几乎不会发出声音，长时间使用也不会对使用者的手部和腕部造成损害。构成该键盘的多个元件(导电薄膜、光源和液晶层)与现有液晶显示器的构成相同，因此该键盘可与配置其的电子设备的液晶显示屏集成为一体，使得电子设备看起来更加紧凑、美观。
附图说明
图1为第一实施例中电子设备的结构示意图，该电子设备包括键盘，该键盘包括多个按键。
图2为图1所示按键的结构示意图。
图3为图1所示按键的电路结构原理图。
图4为第二实施例中按键的结构示意图。
图5为第三实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为第一实施例的电子设备100的结构示意图，本实施例以手机为例进行说明。该电子设备100包括显示器10和键盘20。键盘20包括多个按键21，按键21包括键帽22。
请同时参阅图2，按键21还包括保护层12，设置于键帽22和保护层12之间的透明导电薄膜13和14，设置于导电薄膜13和14之间的液晶层15，设置于导电薄膜14与保护层12之间的光源，以及设置于导电薄膜13和液晶层15之间的光电转换层18。其中，光源由光导层16与设置于光导层16侧边的发光元件17组成。
键帽22和保护层12作为按键21的两个保护层，用于保护设置在两者内侧的各元件不会遭受外力破坏，其材料可为树脂材料、塑料或玻璃，本实施例中采用树脂材料。键帽22上设置有按键标识(例如1，2，a，b等)。导电薄膜13和14为设置有电极的透明薄膜，例如但不限于氧化铟锡膜、氧化锡膜或氧化锌膜，本实施例中采用氧化铟锡膜。液晶层15可采用现有各种结构，例如扭曲向列型(TN-Twisted Nematic)，超扭曲向列型(STN-Super TN)，双层超扭曲向列型(DSTN-Dual Scan Tortuosity Nomograph)，或薄膜晶体管型(TFT-Thin Film Transistor)，在此不再赘述。光导层16由透明塑胶光导管161组成，用于将发光元件17发出的光传导到按键21。发光元件17可为各种类型的小型光源，例如但不限于发光二极管(LED)。键盘20的多个按键21可共用一个或多个发光元件17，该一个或多个发光元件17的光由对应的光导管161传导到每个按键21。
电子设备100还包括控制单元30和译码器40。译码器40用于对按键21输出的电信号进行编码，并向控制单元30输出可识别的编码信号。控制单元30用于根据设定程序和接收到的信号(例如译码器40输出的编码信号)完成信息存储、数据收发(例如执行通话功能)、控制显示器10所显示的信息、控制供给键盘20的电量等等。按键21的导电薄膜13、14和发光元件17与控制单元30相连，由控制单元30供电。键盘20启动后，控制单元30向导电薄膜13、14输出第一预设电压，向发光元件17输出第二预设电压。其中，该第一预设电压在导电薄膜13和14之间所产生的电场不足以使液晶层15中的液晶分子旋转到可以将光导层16的光传导到光电转换层18。
请同时参阅图3，光电转换层18由至少一个光电转换器181组成。该至少一个光电转换器181设置在键帽22的下方，为了防止外界光影响光电转换器181的工作，键帽22最好为不透明设计。每个按键21中所设置光电转换器181的数量由所采用的译码器40的类型决定。本实施例中，采用光敏三极管作为光电转换器181，每个按键21配置一个光敏三极管。光敏三极管的集电极与电源VCC以及译码器40的输入端相连，其发射极接地。
按键21的工作原理是：键盘20启动后，发光元件17得电发光，导电薄膜13和14上的电极亦得电。由于第一预设电压在导电薄膜13和14之间所产生的电场不足以使液晶层15中的液晶分子旋转到可以将光导层16的光传导到光电转换层18，光电转换层18的光敏三极管181输出高电平(第一信号，电压值等于VCC)，译码器40无输出或输出不变。当按键21被按压，导电薄膜13的电极下移，两导电薄膜13和14的电极之间的距离减小，所产生的电场强度随之增加到一定强度，使得液晶层15中的液晶分子将光导管161传输的光从液晶层15传导到该键帽22下的光敏三极管181。该光敏三极管181得光导通，向译码器40输出低电平(第二信号，亦即按键识别信号，0V)。译码器40向控制单元30输出与按键21对应的编码信号。控制单元30根据该编码信号确定哪个按键被触发，并执行相应的动作。
这样，用户只需要用很小的力量按压键帽22即可触发按键21向译码器40输出按键识别信号，按键灵敏度高，使用时几乎不会发出声音。相对机械式键盘来说，长时间使用也不会对使用者的手部和腕部造成损害。
本实施例中，键盘20中的所有按键21的保护层12、透明导电薄膜13和14、以及液晶层15可分别连成一体。即，使用一块保护层作为所有按键21的保护层12，使用两块导电薄膜分别作为所有按键21的导电薄膜13和14，使用一块液晶层用于将光导管161的光传导到对应的光电转换器181。
在其它实施例中，光电转换层18与导电薄膜13的位置可对调，光导层16与导电薄膜14的位置也可对调，还可在光电转换层18或在光电转换层18与液晶层15之间铺设光导管，用于将液晶层15传导过来的光传导到对应的光电转换器181。
如图4所示，为第二实施例中按键211的结构示意图。本实施例中，按键211具有与按键21中相同的组成。其中，键帽22、光导层16、导电薄膜13、液晶层15、导电薄膜14、光电转换层18、保护层12顺次叠加，组成按键211。与第一实施例不同的，本实施例中，键帽22是透明的，其上不设按键标识，由液晶层15显示按键标识字符。为了防止液晶层15在显示按键标识字符时有光传导到光电转换层18的光电转换器181，在垂直液晶层15的方向上，光电转换层18中的光电转换器181与按键标识字符错位，以保证光电转换器181不会被误触发。这种按键由于采用液晶显示按键标识字符，外观更美观。
本实施例中，键盘中所有按键211的保护层12、透明导电薄膜13和14、以及液晶层15可分别连成一体。所有按键211的键帽22可用一块完整的透明树脂材料层替代。在其它实施例中，光电转换层18与导电薄膜14的位置可对调，光导层16与导电薄膜13的位置也可对调，也可在光电转换层18上铺设光导管，用于将液晶层15传导过来的光传导到对应的光电转换器181。
在上述第一实施例中，由于键盘20中的透明导电薄膜13和14、液晶层15、光导层16、以及保护层12也为现有液晶显示器的组成部分，因此，电子设备100的显示器10和键盘20可共用上述导电薄膜13和14、液晶层15、光导层16和保护层12，如图5所示。在本实施例中，显示器10还包括覆盖于显示器10的导电薄膜13上的保护层11。保护层11的材料可为透明树脂材料或玻璃，本实施例中采用透明硬树脂材料。在控制单元30的控制下，显示器10处的透明导电薄膜13和14、液晶层15、光导层16可实现信息显示功能，而键盘20处的透明导电薄膜13和14、液晶层15、光导层16和光电转换层18实现用户信息输入功能。这样，键盘20与显示器10集成为一体，使得电子设备结构更紧凑，外观更加美观。
在其它实施例中，为了方便控制，键盘20与显示器10可分别使用各自的发光元件和光导层。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种键盘，包括至少一个按键，其特征在于，每个按键包括：第一导电薄膜、第二导电薄膜、光源、光电转换器、以及液晶层；所述第一导电薄膜和光源位于所述液晶层一侧，所述第二导电薄膜和所述光电转换器位于所述液晶层另一侧；所述第一导电薄膜和第二导电薄膜用于在所述按键被按压时输出第一预设电场强度，而在所述按键未被按压时输出第二预设电场强度，且所述第二预设电场强度小于所述第一预设电场强度；所述液晶层用于在所述第一预设电场强度下将所述光源发出的光传导到所述光电转换器，而在所述第二预设电场强度下无法将所述光源发出的光传导到所述光电转换器；所述光电转换器用于在接收到所述光源的光时输出第一信号。
2.如权利要求1所述的键盘，其特征在于：所述键盘还包括译码器，用于接收所述光电转换器输出的第一信号，并相应输出与所述按键对应的第二信号。
3.如权利要求1所述的键盘，其特征在于：所述按键还包括第一保护层和第二保护层，所述第一和第二导电薄膜、光源、光电转换器、以及液晶层位于所述第一和第二保护层内侧；所述第一保护层的一面作为所述按键的按压面。
4.如权利要求3所述的键盘，其特征在于：所述第一保护层的按压面上设置有按键标识，在垂直所述液晶层的方向上，所述按键标识与对应光电转换器位置重合。
5.如权利要求1所述的键盘，其特征在于：所述光源包括发光元件和光导管，所述光导管用于传导所述发光元件发出的光。
6.如权利要求1所述的键盘，其特征在于：所述光电转换器为光电感应三极管；所述光电感应三极管的发射极接地，其集电极作为光电感应三极管的输出端，与电源相连。
7.如权利要求1所述的键盘，其特征在于：所述液晶层还用于显示按键标识字符，在垂直所述液晶层的方向上，所述液晶层所显示按键标识字符与对应光电转换器位置错开。
8.一种键盘，包括多个按键，其特征在于，每个按键包括：第一导电薄膜、第二导电薄膜、光源、光电转换器、以及液晶层；所述第一导电薄膜和光源位于所述液晶层一侧，所述第二导电薄膜和所述光电转换器位于所述液晶层另一侧；所述第一导电薄膜和第二导电薄膜用于在所述按键被按压时输出第一预设电场强度，而在所述按键未被按压时输出第二预设电场强度，且所述第二预设电场强度小于所述第一预设电场强度；所述液晶层用于在所述第一预设电场强度下将所述光源发出的光传导到所述光电转换器，而在所述第二预设电场强度下无法将所述光源发出的光传导到所述光电转换器；所述光电转换器用于在接收到所述光源的光时输出第一信号；所述光源包括发光元件和光导管，所有按键共用所述发光元件，所述光导管用于将所述发光元件发出的光传导到所有按键。
9.一种电子设备，包括键盘，所述键盘包括至少一个按键，其特征在于，每个按键都包括：第一和第二导电薄膜、光源、光电转换器、以及液晶层；所述第一导电薄膜和光源位于所述液晶层一侧，所述第二导电薄膜和所述光电转换器位于所述液晶层另一侧；所述第一导电薄膜和第二导电薄膜用于在所述按键被按压时输出第一预设电场强度，而在所述按键未被按压时输出第二预设电场强度，且所述第二预设电场强度小于所述第一预设电场强度；所述液晶层用于在所述第一预设电场强度下将所述光源发出的光传导到所述光电转换器，而在所述第二预设电场强度下无法将所述光源发出的光传导到所述光电转换器；所述光电转换器用于在接收到所述光源的光时输出第一信号。
10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于：所述光源包括发光元件和光导管，所述光导管用于传导所述发光元件发出的光。
11.如权利要求10所述的电子设备，其特征在于：所述键盘包括多个按键，所有按键共用所述发光元件。
12.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于：所述液晶层还用于显示按键标识字符，在垂直所述液晶层的方向上，所述液晶层所显示按键标识字符与对应光电转换器位置错开。
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