按鍵裝置及終端裝置的製作方法

2024-01-24 01:10:15 2

本發明涉及一種按鍵裝置及終端裝置。

背景技術：

3g網絡的全球覆蓋使世界快速步入移動網際網路時代，4g網絡的應用範圍變得更加廣泛，人們日常的工作、生活與網絡越來越緊密。手機、平板電腦等終端裝置在市場上迅速滲透，正在成為移動網際網路發展的強大動力。在此背景下，智慧型手機、平板電腦等多個種類的終端裝置成為備受消費者青睞的電子產品。

目前的手機、平板電腦等終端裝置可以實現各種各樣的功能，例如打電話、拍照、瀏覽網頁、遊戲娛樂、觀看視頻、存儲文件、即時通信等，以滿足不同用戶群體的需要。也正是由於手機、平板電腦等終端裝置功能的多樣化，使得人們對手機、平板電腦等終端裝置的依賴性越來越高，然而，目前手機、平板電腦等終端裝置通常設置有機械式按鍵裝置，用於執行終端裝置的開關機、鎖屏、拍照、解鎖、進入/退出菜單、音量調節等功能，如何提高按鍵裝置的可操控性及用戶體驗，一直是業界致力研究與解決的課題之一。

技術實現要素：

本發明提供一種操控性及用戶體驗較佳的可用於終端裝置的按鍵裝置。

一種按鍵裝置，安裝於終端裝置，所述按鍵裝置包括安裝有觸摸檢測電路的第一傳感器、金屬層、間隔層、及安裝有磁場產生電路及壓力檢測電路的第二傳感器；所述磁場產生電路與所述壓力檢測電路電連接；所述第一傳感器、金屬層、間隔層及第二傳感器依次層疊設置，所述金屬層與磁場產生電路相對設置且所述間隔層夾於所述金屬層與磁場產生電路之間；所述間隔層在所述按鍵裝置被按壓時使所述第一傳感器及所述金屬層具有預定形變空間。

在一種實施方式中，所述按鍵裝置還包括安裝於第一傳感器上的指紋掃描電路、心率檢測電路、血氧檢測電路、體質傳感器其中的一種或者任意幾種。

在一種實施方式中，所述間隔層包括位於金屬層與磁場產生電路之間的墊環，所述墊環在所述按鍵裝置被按壓時給所述第一傳感器及所述金屬層提供預定形變空間。

在一種實施方式中，所述按鍵裝置還包括加強板，所述加強板設置於所述第二傳感器遠離所述間隔層的一側，所述加強板支撐第二傳感器。

在一種實施方式中，所述按鍵裝置還包括表面層，所述表面層設置於所述第一傳感器遠離金屬層的一側，所述按壓的操作施加於所述表面層，所述表面層是終端裝置的屏幕玻璃或者單獨為按鍵裝置設置的保護層。

在一種實施方式中，所述觸摸檢測電路包括觸摸檢測模塊、模數轉換模塊及處理模塊，所述觸摸檢測模塊用於根據感應物施加於所述按鍵裝置上的觸摸操作產生模擬觸摸感測信號，所述模數轉換模塊用於將模擬觸摸感測信號轉換為數字觸摸感測信號，所述處理模塊用於根據數字觸摸感測信號產生觸摸控制信號並將所述觸摸控制信號傳送至所述終端裝置的處理單元，以使所述終端裝置的處理單元執行對應的控制功能。

在一種實施方式中，所述按鍵裝置還包括安裝於第一傳感器上的指紋掃描電路，所述指紋掃描電路用於掃描所述感應物的指紋信息並產生模擬指紋感測信號，所述模數轉換模塊還用於將模擬指紋感測信號轉換為數字指紋感測信號，所述處理模塊用於根據所述數字觸摸感測信號及所述數字指紋感測信號產生所述觸摸控制信號。

在一種實施方式中，所述壓力檢測電路用於提供變化的電流給所述磁場產生電路以使所述磁場產生電路產生第一磁場，所述第一磁場導致所述金屬層的表面產生渦流，所述渦流產生與第一磁場的方向相反的第二磁場；所述磁場產生電路用於在按鍵裝置被按壓時感應所述第二磁場產生壓力感應電流或電壓信號，所述壓力檢測電路用於根據所述壓力感應電流或電壓信號產生壓力感測信號並將所述壓力感測信號傳送至所述終端裝置的處理單元，使得所述終端裝置的處理單元在所述壓力感測信號對應的幅值大於預定幅度閾值時執行對應的第一功能或者在壓力感測信號對應的幅值大於預定幅度閾值及所述壓力感測信號對應的持續時長大於預定時長閾值時執行對應的第二功能。

在一種實施方式中，所述壓力檢測電路包括諧振驅動模塊、數據運算轉換模塊、i/o輸出模塊及通信模塊，所述諧振驅動模塊用於提供所述變化的電流給磁場產生電路；所述數據運算轉換模塊用於根據所述壓力感應電流或電壓信號產生所述壓力感測信號並將所述壓力感測信號通過所述通信模塊傳送至所述終端裝置的處理單元；所述i/o輸出模塊用於在所述壓力感測信號對應的幅值大於所述預定幅度閾值時輸出預設電平信號，所述預設電平信號用於控制所述終端裝置執行對應的功能；所述i/o輸出模塊還通過所述通信模塊與所述終端裝置的處理單元建立通信連接，所述i/o輸出模塊在所述終端裝置的處理單元的控制下設置所述預定幅度閾值以及設置所述預設電平信號為高電平信號或低電平信號。

在一種實施方式中，所述壓力檢測電路用於將壓力感測信號傳送至所述終端裝置的處理單元，使得所述終端裝置的處理單元在壓力感測信號對應的幅值大於所述預定幅度閾值時控制所述終端裝置的提示單元發出所述按鍵裝置被按壓的提示信息。

一種終端裝置，其包括按鍵裝置，所述按鍵裝置包括安裝有觸摸檢測電路的第一傳感器、金屬層、間隔層、及安裝有磁場產生電路及壓力檢測電路的第二傳感器；所述磁場產生電路與所述壓力檢測電路電連接；所述第一傳感器、金屬層、間隔層及第二傳感器依次層疊設置，所述金屬層與磁場產生電路相對設置且所述間隔層夾於所述金屬層與磁場產生電路之間；所述間隔層在所述按鍵裝置被按壓時使所述第一傳感器及所述金屬層具有預定形變空間。

本發明按鍵裝置中，所述按鍵裝置中，所述間隔層在所述按鍵裝置被按壓時使所述第一傳感器及所述金屬層具有預定形變空間，使得可以所述壓力感測結構通過磁性距離感應的方式偵測按壓力度，使得按鍵裝置的功能更豐富，可操作性及用戶體驗較佳，此外，所述按鍵裝置還為現有按鍵裝置與終端裝置的壓力感測方式提供了新的補充方案，給終端裝置的設計與製造商以更多的選擇，促進按鍵裝置與終端裝置產業的發展。

附圖說明

圖1是使用本發明第一實施方式的按鍵裝置的終端裝置的立體結構示意圖。

圖2是圖1所示終端裝置的立體分解圖。

圖3是圖2所示按鍵裝置的立體分解示意圖。

圖4是圖1所示終端裝置的電路方框示意圖。

圖5是圖2所示按鍵裝置的第一傳感器的電路方框示意圖。

圖6是圖2所示按鍵裝置的第二傳感器的示意圖。

圖7是圖2所示按鍵裝置的第二傳感器的壓力檢測電路的方框示意圖。

圖8是使用本發明第二實施方式的按鍵裝置的終端裝置的立體結構示意圖。

圖9是圖8所示終端裝置的立體分解圖。

主要元件符號說明

終端裝置100、200

背面102

顯示區103

非顯示區104

按鍵裝置120、220

前蓋111、211

觸控顯示模組112

中框113

邊框114

主電路板115

後蓋116

透明基板117

透視部105

周邊部106

遮蔽層118

磁性產生電路122

表面層123

金屬層124

第一傳感器121

第二傳感器125

間隔層126

加強板127

指紋掃描模塊1211

觸控檢測模塊1212

模數轉換模塊1213

處理模塊1214

壓力檢測電路128

諧振驅動模塊1281

數據運算轉換模塊1282

i/o輸出模塊1283

通信模塊1284

處理單元130

按鍵區域2111

如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。

具體實施方式

下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，在本發明實施方式中使用的術語是僅僅出於描述特定實施方式的目的，而非旨在限制本發明。在本發明實施方式及所附權利要求書中所使用的單數形式的「一種」、「所述」及「所述」也旨在包括多數形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應當理解，本文中使用的術語「及/或」是指並包含一個或多個相關聯的列出項目的任何或所有可能組合。另外，本發明的說明書及權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別不同對象，而不是用於描述特定順序。此外，術語「包括」及「具有」以及它們任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備沒有限定於已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒有列出的步驟或單元，或可選地還包括對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

本發明實施方式涉及的終端裝置可以是任何具備通信及存儲功能的設備，例如：平板電腦、手機、電子閱讀器、遙控器、個人計算機(ersonalcomuter，c)、筆記本電腦、車載設備、網絡電視、可穿戴設備等具有網絡功能的智能設備。

請參閱圖1，圖1是本發明第一實施方式的終端裝置的立體結構示意圖。本實施方式中，所述終端裝置100為手機。具體地，所述終端裝置100具有顯示面101及位於所述顯示面相反一側的背面102。所述顯示面101包括大致呈矩形的顯示區103、及位於所述顯示區103外圍的非顯示區104。進一步地，所述終端裝置100位於所述顯示區103下側的非顯示區104還設置有按鍵裝置120。本實施方式，所述按鍵裝置120設置於所述終端裝置100的前蓋的開孔中。

請參閱圖2，圖2是圖1所示終端裝置100的立體分解圖。所述終端裝置100還包括前蓋(coverlens)111、觸控顯示模組112、中框113、邊框114、主電路板115、及後蓋116。所述前蓋111、所述觸控顯示模組112、所述中框113、所述主電路板115及所述後蓋116自上而下依序設置，所述邊框114環設於所述觸控顯示模組112、所述中框113、所述主電路板115外圍，所述觸控顯示模組112、所述中框113及所述主電路板115容置與所述前蓋111、所述後蓋116及所述邊框114圍成的收容空間中。

所述前蓋111可以包括透明基板117及覆蓋於所述透明基板117內側至少部分的遮蔽層118。所述透明基板117可以是玻璃基板、藍寶石基板及透明樹脂基板中的其中一種基板，但不限於上述基板。所述透明基板117可以劃分為對應所述顯示區103的透視部105及對應所述非顯示區104的周邊部106。所述透明基板117的透視部105未設置遮蔽層118，所述觸控顯示模組112顯示的畫面可以透過所述透視部105提供給用戶，所述透明基板117的周邊部106的內側設置有遮蔽層118，用於對所述觸控顯示模組112的周邊布線等區域進行遮擋。優選地，所述遮蔽層118的材料包括油墨，其顏色可以為白色或者黑色，但是不限於上述顏色。可以理解，在圖1與圖2所示的實施方式中，所述非顯示區104呈矩形框狀，但是在變更實施方式中，所述非顯示區104也可以是分別位於所述顯示區103上下兩側的兩個矩形條狀，使得所述終端裝置100構成無邊框電子裝置，以提高使用者的用戶體驗性。

本實施方式中，所述前蓋111還包括貫穿所述透明基板117的開孔，所述開孔設置於所述周邊部106，具體地，所述開孔位於所述透視部105下側的周邊部106的中央位置。所述按鍵裝置120通過所述開孔暴露，使得用戶可以透過開孔操作所述按鍵裝置120。

請參閱圖3，圖3是圖2所示按鍵裝置120的立體分解示意圖。所述按鍵裝置120包括表面層123、第一傳感器121、金屬層124、間隔層126、第二傳感器125及加強板127。所述表面層123、所述第一傳感器121、金屬層124、間隔層126、第二傳感器125及加強板127自上而下依次層疊設置。

所述第一傳感器121上安裝有觸摸檢測電路，所述第一傳感器121用於接收並輸出觸摸操作所述按鍵裝置120產生的觸摸控制信號。所述第一傳感器121還可以安裝有指紋掃描電路、心率檢測電路、血氧檢測電路、體質傳感器其中的一種或者任意幾種，從而所述第一傳感器還可以輸出指紋感測信號、心率感測信號、心電感測信號、血壓感測信號、體質感測信號中的一種或幾種。其中所述指紋掃描電路可以是電容式指紋掃描電路、光學式指紋掃描電路或者超聲波式指紋掃描電路。

進一步地，所述第一傳感器121上方可以設置有所述表面層123，所述觸摸操作經由所述表面層123施加，所述表面層123可以為覆蓋所述第一傳感器121上的保護蓋板或保護層，即單獨為所述按鍵裝置設置的保護層，但是，在一種實施方式中，所述表面層123可以為覆蓋所述終端裝置100顯示面的屏幕玻璃(如前蓋111)。

本實施方式中，所述第二傳感器125安裝有磁場產生電路及壓力檢測電路，所述金屬層124與所述間隔層126夾設於所述第一傳感器121與所述第二傳感器125之間，所述間隔層126為夾設於所述金屬層124與所述第二傳感器125的磁場產生電路之間的墊環，所述間隔層126在所述按鍵裝置120被按壓時使所述第一傳感器121及所述金屬層124具有預定形變空間。其所述間隔層126的中間空間的初始高度為d(初始高度即按鍵裝置120還沒有受到手指按壓時，形變空間的高度)，根據感應器型號不同，d取不同值。選取d值時，考慮在預定距離範圍時，使得所述按鍵裝置120的壓力感測有較高的靈敏度。可以理解，本實施方式中，所述間隔層124為墊環，中間空間為空氣，在變更實施方式中，所述間隔層124也可以為其他可在按壓時發生形變的介質材料，如彈性絕緣材料。

進一步地，所述加強板127設置於所述第二傳感器125遠離所述間隔層126的一側，用於支撐所述第二傳感器125及減少所述第二傳感器125的形變。可以理解，所述加強板127的剛度與強度可以較大，可以是所述終端裝置100的中框、後蓋等主體結構，也可以是專門設置的加強板，如支撐鋼板。

請參閱圖4，圖4是是圖1所示終端裝置100的電路方框示意圖。所述終端裝置100包括處理單元130，所述處理單元130電連接所述按鍵裝置120，用於接收所述按鍵裝置120的觸摸控制信號，所述處理單元用於接收並根據所述觸摸控制信號發出控制指令控制所述終端裝置100執行對應的控制功能。可以理解，所述控制功能可以為返回主頁功能、返回上一頁菜單功能、是否通過身份驗證、解鎖、支付功能、熄屏、鎖屏、進入重啟/關機界面、啟動相機等。

請參閱圖5，圖5是圖2所示按鍵裝置120的第一傳感器121的電路方框示意圖。所述第一傳感器121的觸摸檢測電路包括指紋掃描模塊1211、觸控檢測模塊1212、模數轉換模塊1213及處理模塊1214。所述觸控檢測模塊1212用於根據感應物(如手指)施加於所述按鍵裝置120上的觸摸操作產生模擬觸摸感測信號。所述指紋掃描模塊1211用於掃描所述感應物指紋信息並產生模擬的指紋感測信號，所述模數轉換模塊1213用於將所述模擬指紋感測信號與模擬觸摸感測信號轉換為數位訊號，所述處理模塊1214用於根據數字觸摸感測信號與數字指紋感測信號產生觸摸控制信號並將觸摸控制信號傳送至所述終端裝置100的處理單元130，以使所述終端裝置100的處理單元130執行對應的功能。

請參閱圖6，圖6是圖2所示按鍵裝置120的第二傳感器125的示意圖，所述第二傳感器125包括磁性產生電路122與壓力檢測電路128，具體結構上，在一種實施例中，所述壓力檢測電路128可以設置在所述磁性產生電路122的下方，進而所述金屬層124與所述磁場產生電路122可以相對設置且所述間隔層126夾於所述金屬層124與所述磁場產生電路122之間。

所述壓力檢測電路128用於提供變化的電流給磁場產生電路122以使磁場產生電路122產生第一磁場，所述第一磁場導致所述金屬層124的表面產生渦流，所述渦流產生與第一磁場的方向相反的第二磁場；所述磁場產生電路122用於在所述按鍵裝置120被按壓時感應所述第二磁場產生壓力感應電流或電壓信號，所述壓力檢測電路128用於根據所述壓力感應電流或電壓信號產生壓力感測信號並將所述壓力感測信號傳送至終端裝置100的處理單元130，使得所述終端裝置100的處理單元130在壓力感測信號對應的幅值大於預定幅度閾值時執行對應的第一功能或者在壓力感測信號對應的幅值大於預定幅度閾值且所述壓力感測信號對應的持續時長大於預定時長閾值時執行對應的第二功能。所述第一功能與所述第二功能可以依據實際需要設定。

請參閱圖7，圖7是所述壓力檢測電路128的方框示意圖。所述壓力檢測電路128與所述磁性產生電路122電連接，其包括諧振驅動模塊1281、數據運算轉換模塊1282、i/o輸出模塊1283及通信模塊1284。所述諧振驅動模塊1281用於提供所述變化的電流給磁場產生電路122；所述數據運算轉換模塊1282用於根據所述壓力感應電流或電壓信號產生壓力感測信號並將壓力感測信號通過所述通信模塊1284傳送至所述終端裝置100的處理單元130；所述i/o輸出模塊1283用於在壓力感測信號對應的幅值大於所述預定幅度閾值時輸出預設電平信號，所述預設電平信號用於控制所述終端裝置100執行對應的功能；所述i/o輸出模塊1283還通過所述通信模塊1284與所述終端裝置100的處理單元130建立通信連接，所述i/o輸出模塊1283在所述終端裝置100的處理單元130的控制下設置所述預定幅度閾值以及設置所述預設電平信號為高電平信號或低電平信號。

具體地，所述按鍵裝置120工作時，所述諧振驅動模塊1281輸出驅動信號輸出驅動所述磁性產生電路122產生第一磁場a，第一磁場a會導致所述金屬層124表面產生渦流，渦流產生與第一磁場a相反的第二磁場b。所述磁性產生電路122的諧振阻抗rp及電感值l與高度d相關。所述第二傳感器125兩端的電壓u與電路諧振阻抗rp相關。

所述按鍵裝置120受到手指按壓時，形變空間高度d改變，所述磁性產生電路122的諧振阻抗rp、電感值l及其兩端電壓u改變，從而通過所述壓力檢測電路128檢測所述磁性產生電路122的電信號變化(磁場產生電路兩端電壓u，流過的電流i)，並可計算諧振頻率，以及通過數據運算轉換模塊1282將所述磁性產生電路122的電信號轉換為壓力信號n(所述壓力信號n與手指按壓壓力相關)。所述i/o輸出模塊1283可以依據所述壓力信號的大小輸出對應的按壓信號。所述通信模塊1284用於與所述處理單元130通信並設置所述輸出模塊1283的參考閥值，所述通信模塊1284可以為i2c通信模塊。當所述壓力信號大於或等於所述參考閥值，所述i/o輸出模塊1283輸出第一電平的信號，所述第一電平的信號作為所述按壓信號，當所述壓力信號小於所述參考閥值，所述i/o輸出模塊1283輸出第二電平的信號。

進一步地，所述壓力檢測電路128將所述壓力感測信號傳送至所述終端裝置100的處理單元130，使得所述終端裝置100的處理單元130在所述壓力感測信號對應的幅值大於所述預定幅度閾值時控制所述終端裝置100的提示單元發出所述按鍵裝置120被按壓的提示信息。所述提示信息可以包括觸覺提示、聽覺提示、視覺提示、嗅覺提示或者它們的組合。具體地，所述終端裝置100的提示單元可以包括馬達、led燈或者聲音提示器，用於發出振動、光或聲音來通知使用者所述終端裝置100響應其按壓操作。

本發明按鍵裝置120及具有按鍵裝置120的終端裝置100中，所述按鍵裝置120包括第一傳感器121與壓力感測結構122，分別可以檢測觸摸操作並輸出觸摸控制信號以及檢測按壓力度並輸出壓力感測信號，使得處理單元130可以根據所述觸摸控制信號與所述壓力感測信號控制所述終端裝置100分別執行相應的控制功能，增加所述按鍵裝置120及具有按鍵裝置120的終端裝置100的可操作性與用戶體驗性。特別是，所述壓力感測結構122包括金屬層124、與所述金屬層124相對設置的第二傳感器125以及位於所述金屬層124與所述第二傳感器125之間的間隔層126，使得可以所述壓力感測結構122通過磁性距離感應的方式偵測按壓力度，為現有按鍵裝置120與終端裝置100的壓力感測方式提供了新的補充方案，給終端裝置的設計與製造商以更多的選擇，促進按鍵裝置與終端裝置產業的發展。

請參閱圖1、圖8以及圖9，圖8是使用本發明第二實施方式的按鍵裝置220的終端裝置200的立體結構示意圖，圖9是圖8示終端裝置200的立體分解圖。所述終端裝置200與第一實施方式中的終端裝置100基本相同，二者的主要區別在於：前蓋211不具有開孔而是定義有按鍵區域2111，所述按鍵區域2111可以設置在所述非顯示區104內，所述按鍵區域2111還可以設置在所述顯示區103內，按鍵裝置220隱藏設置於所述前蓋211的按鍵區域2111的下方，所述前蓋211的按鍵區域2111可以直接作為所述按鍵裝置220上方的表面層，用以保護所述按鍵裝置220。可以理解，所述按鍵區域2111的表面可以與所述前蓋211表面平齊，也可以形成有凹槽結構，從而其表面低於所述前蓋211的表面，以便於使用者操作所述按鍵裝置220，此外，所述按鍵區域2111的蓋板厚度也可以比其他前蓋區域薄，用於使得觸控動作的觸摸信號更容易被偵測到。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。