按键模组、输入装置及键盘的制作方法

本实用新型涉及一种按键开关，特别涉及一种用于电容式机械按键作为输入系统的按键模组、输入装置及键盘。

背景技术：

随着现代电子科技的发展，电子产品逐渐深入人们的生活中，各类电子产品，如电话机、手机、笔记本电脑、遥控器等伴随人们的日常生活。

上述电子产品的输入系统扮演的角色尤为重要。目前业界广泛使用的输入系统主要有机械键盘及电容键盘。

现有技术的机械键盘的按键模组通常采用接触原理，依靠两个电极片接触导通作为按键开关来让主控芯片获取到按键触摸，判断按键模组的工作状态，进而产生输入信号。但是由于用于导通的电极片长时间暴露在空气中容易出现氧化，每次按压过程，两个电极片的相互接触也会给电极片带来磨损，而磨损和氧化会使电极片在按压时接触不良，当按键的电极片出现磨损或氧化时，按键被按下后主控芯片无法识别出来，通常判定该次按压属于无效输入，实际上按键已经被按压下去了，影响用户体验，这种情况只能更换整个键盘或单个按键，导致成本高。

现有技术的电容键盘中，所述电容键盘包括由二相对间隔设置的电极片及夹设于所述二电极片之间的绝缘体组成的电容。所述电容键盘的工作原理是：在两个电极片中间增加设置绝缘层，所述二电极片耦合形成电容结构。当按键按下，改变两个电极片之间的间距，如两个电极片相互靠近或者相互远离，进而使得所述两个电极片形成的电容结构的电容值变大或者变小，再提供电容检测模组，利用电容检测原理检测该电容结构的电容变化量来判断此按键的工作状态，进而确认是否为有效输入。

但是现有技术的电容按键，在两个电极片中间需增加绝缘层，为了保证电容的变化量大且具有一致性，绝缘层需要厚度很薄，并且公差要很小，这就需要额外的高精度的加工工序，增加了成本。而且生产中由于装配环节的失误或者使用中按压力度过大，会导致绝缘层脱落，从而导致电容按键短路失效，甚至导致整个键盘系统功能异常。再者，由于不同工序和加工设备加工的电极片和绝缘层一致性不好，同样导致按键的工作状态判断误差。

因此，有必要提供一种按键模组来以解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中机械按键式输入系统由于电极片接触不良而无法识别出按键单元是否被按下技术问题以及电容键盘的功能异常、一致性差的技术问题，本实用新型提供一种在电极片接触不良的情况下能够准确判断出按键单元是否被按下的按键模组。

同时还提供一种采用上述按键模组的输入装置及键盘。

本实用新型提供一种按键模组，包括按压体、按键开关和电容电路，所述按压体响应外部物理按压信号，所述按键开关响应所述按压体触发改变按键模组的工作状态，所述电容电路与所述按键开关串联设置。

在本实用新型提供的按键模组的一种较佳实施例中，所述电容电路包括一固定电容或多固定电容，所述多固定电容以串联或并联方式连接输出电容值。

在本实用新型提供的按键模组的一种较佳实施例中，所述电容电路包括多支路，每一所述支路包括至少一支路开关，闭合或断开所述支路开关，使所述电容电路输出对应设定的电容值，调整所述按键模组的电容值变化。

在本实用新型提供的按键模组的一种较佳实施例中，所述按键开关是接触式开关，所述按压体下移或者上移使得所述接触式开关在导通与断开状态之间切换。

在本实用新型提供的按键模组的一种较佳实施例中，所述按键开关包括二导电端子，按压体下移或者上移使得所述导电端子之间相互接触或分离。

在本实用新型提供的按键模组的一种较佳实施例中，所述按键开关是可调电容，所述可调电容与所述电容电路对应串联设置。

在本实用新型提供的按键模组的一种较佳实施例中，所述可调电容包括相对间隔耦合设置的第一电极片和第二电极片，所述第一电极片与所述第二电极在所述物理按压信号的驱动下调整电容值。

一种输入装置，包括按键模组、电容检测模组及控制模组，所述按键模组接收物理按压信号，并对应反馈电容变化信号，所述电容检测模组接收来自所述按键模组的电容变化信号，并判断所述按键模组的工作状态，产生工作状态信号，所述控制模组，接收来自所述电容检测模组的工作状态信号，对应产生输入信号，所述按键模组包括按压体、按键开关和电容电路，所述按压体响应外部物理按压信号，所述按键开关响应所述按压体触发改变按键模组的工作状态，所述电容电路与所述按键开关串联设置。

一种键盘，包括控制板、电容检测模组、多个阵列设置的按键模组、控制模组，所述按键模组阵列设于所述控制板，所述电容检测模组设于所述控制板，并与所述按键模组电连接，所述控制模组根据所述电容检测模组的检测结果对应产生输入信号，所述按键模组包括按压体、按键开关和电容电路，所述按压体响应外部物理按压信号，所述按键开关响应所述按压体触发改变按键模组的工作状态，所述电容电路与所述按键开关串联设置。

在本实用新型提供的键盘的一种较佳实施例中，所述按键模组包括线路板，所述控制板和所述线路板集成为同一线路板。

相较于现有技术，本实用新型提供的，本实用新型可以在按键开关的电极接触不良的情况下识别出按键单元是否按下，避免用户由于按键开关的电极接触不良无法反馈输入信号而必须要更换按键模组的情况，节约了用户成本，提高用户体验。

另一方面，因为检测所述输入装置的电容变化难度较小，基于此容易判断所述按键模组的工作状态，降低对所述按键模组的安装难度，以及提高输入精度，减少误操作。

再者，减低对按键模组产品一致性要求，可以轻易判断所述按键模组的工作状态，提高产品可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用新型第一实施方式所揭示按键模组的立体组装结构示意图；

图2为图1所示按键模组的立体分解示意图；

图3a、图3b分别为图1所示按键模组导通与断开两种工作状态的侧面剖视图；

图4a、图4b为对应图3a、图3b所示按键开关的等效电路图；

图5是本实用新型第二实施方式所揭示按键模组立体分解示意图；

图6a、图6b分别是图5所示按键模组处于不同工作状态的侧面剖视图；

图7为图5所示可变电容与电容电路串联等效电路图；

图8为本实用新型一种输入装置的框图；

图9是本实用新型一种键盘的立体分解结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

第一较佳实施方式

请结合参阅图1及图2，其中图1为本实用新型第一实施方式所揭示的按键模组立体组装结构示意图，图2为图1所示按键模组的立体分解示意图。所述按键模组10包括壳体11、按压体13、弹性体15、按键开关17、电容电路18及线路板19。

所述壳体11包括上盖111及下盖113。所述上盖111包括中空通孔1111。所述下盖113包括导程柱1131。所述导程柱1131对应所述上盖111的通孔1111。所述上盖111通过卡合结构配合所述下盖113围成收容空间以收容所述按压体13、所述弹性体15及所述按键开关17于其内。

所述按压体13一端贯穿所述上盖111的通孔1111，另一端对应套设于所述导程柱1131内，所述弹性体15夹设于所述下盖113与所述按压体13之间。所述按压体13受外界物理按压作用，沿着所述导程柱1131导引朝向所述下盖113方向下移，进而压缩所述弹性体15。

所述按键开关17包括二导电端子171、173，所述导电端子171设于所述按压体13，所述导电端子173设于所述下盖113，所述导电端子171、173在所述按压体13的作用下，实现二者之间相互接触、相互分离。当所述导电端子171与导电端子173相互接触，则所述按键开关17导通，反之，则所述按键开关17断开，具体如图3a及图3b所示。

所述电容电路18设于所述线路板19上，所述电容电路18与所述按键开关17串联设置，具体如图4a、4b所示。在本实施方式中，所述电容电路18是一固定电容，作为本实施方式的进一步改进，所述电容电路18还可以包括多固定电容，所述多固定电容以串联或并联方式连接，可以形成多支路，每一所述支路包括至少一支路开关，可以通过闭合或断开所述支路开关，使所述电容电路18输出对应设定的电容值，调整所述按键模组10的电容值变化。

当所述按键模组10工作时，首先施加外力至所述按压体13，所述按压体13接收所述物理按压信号，并沿着所述导程柱1131导引方向下移至所述按键开关17开启，即：所述按键开关17响应所述外界物理按压信号并触发所述按键开关处于导通状态。当取消外界压力作用，所述按压体13在所述弹性体15的反作用下，朝向远离所述下盖113的方向上移，致使所述导电端子171、173相互分离，所述按键开关17处于断开状态，即：所述按键开关17响应所述外界物理按压信号并触发所述按键开关处于断开状态。

设定所述按键开关17断开时，其形成断路，此时设定所述按键开关17的电容值等于所述导电端子171与所述导电端子173之间存在的较小的相对电容值c1，设定所述电容电路18的电容值为c0，且所述c0设定为远大于所述c1，则当所述按键开关17断开时，则所述按键开关17与所述电容电路18串联形成的支路的电容值c＝c1*c0/(c1+c0)，鉴于所述c0值较小，则对应的，所述按键开关17断开时，所述按键开关17与所述电容电路串联形成的支路总电容值较小。

设定所述按键开关17接触时，其形成短路，此时所述按键开关17与所述电容电路18串联形成的支路的电容值c＝c0。因为所述按键开关17断开与开启之间切换时，所述c1值较小，所述c0远大于所述c1值，那么所述按键开关17与所述电容电路18串联形成的支路的电容值变化较大，所以根据所述按键开关17与所述电容电路18串联形成的支路的电容值变化幅值来判断所述按键开关17的工作状态，也可以作为判断所述按压体13是否被按压下的依据。

综上，随着外界压力的施加与否，所述按压体13对应在所述导程柱1131的导引下上移或者下移往返活动，所述按键开关17与所述电容电路18串联形成的支路的电容值发生较大的变化，根据所述电容值的变化判断所述按键开关17的工作状态是处于开启还是断开状态，同时也作为判断所述按压体13是否被按压下的依据。也就是说，在外界压力施加与否的作用下，所述按键开关17的导电端子171、173相互接触或者分离之间切换，相应的，调整所述按键开关17的工作状态在导通状态与断开状态之间不断切换。当所述按键开关17处于导通状态，所述按键模组10被激活，视为有效输入；当所述按键开关17处于断开状态，则所述按键模组10未被激活，视为无效输入。

特别指出，若所述按键开关17接触不良，即所述导电端子171、173非常靠近时，相比较所述按键开关17断开时，所述导电端子171与173之间的相对电容值c1明显增大，因所述按键开关17与所述电容电路18串联形成的支路的电容值c＝c1*c0/(c1+c0)，对应的，所述c变化也较大。因本实施方式根据所述电容值c的变化判断所述按键开关17的工作状态和所述按压体13是否被按压下，所以即使所述按键开关17接触不良，因所述c变化也较大，所述按键模组10也会被激活，视为有效输入。

第二较佳实施方式

再请参阅图5、6a及图6b，其中图5是本实用新型第二实施方式所揭示按键模组的立体分解示意图，图6a及图6b代表所述按键模组分别处于不同工作状态的侧面剖视图，图6a是所述按压体未被按压，所述按键模组处于未被激活状态，图6b是所述按压体被按压后，所述按键模组处于激活状态。所述按键模组20包括壳体21、按压体23、弹性体25、可变电容27、电容电路28及线路板29。

所述壳体21包括上盖211与下盖213，所述上盖211与所述下盖213配合围成收容空间收容所述按压体23、弹性体25、可变电容27及电容电路28。所述线路板29叠设于所述下盖213下侧。

所述按压体23与所述弹性体25弹性抵接。所述弹性体25夹设于所述按压体23与所述下盖213之间。

所述可变电容27包括二相对间隔耦合设置的第一电极片271及第二电极片273。所述按压体23在外界物理按压作用下，将该物理按压信号传递至所述可变电容27，通过改变所述第一电极片271、所述第二电极片273之间的相对面积、距离来改变所述可变电容27的电容值。当施加外力至所述按压体23，所述按压体23按压触发所述可变电容27，则所述可变电容27的电容值为c1，当取消外力作用，则所述可变电容27的电容值为c2。通过是否施加外力按压所述按压体23，对应的，所述可变电容27的电容值在c2至c1之间变换。

所述电容电路28设于所述线路板29，所述电容电路28与所述可变电容27串联设置，其等效电路图如图7所示。在本实施方式中，所述电容电路28是一固定电容，作为本实施方式的进一步改进，所述电容电路28还可以包括多固定电容，所述多固定电容以串联或并联方式连接，可以形成多支路，每一所述支路包括至少一支路开关，可以通过闭合或断开所述支路开关，使所述电容电路28输出对应设定的电容值，调整所述按键模组20的电容值变化。

设定所述电容电路28的电容值为c0，则按压所述按压体23时，所述可变电容27与所述电容电路28串联形成的支路的电容值c＝c1*c0/(c1+c0)；当取消外力作用，所述按压体23未触发所述可变电容27，则所述可变电容27的电容值为c2，由所述可变电容27与所述电容电路28串联形成的支路的电容值c＝c2*c0/(c2+c0)。

在本实施方式中，所述可变电容27的第一电极片271与所述第二电极片273组成的电容分别处于触发与非触发的状态，对应的，所述可变电容27的电容值在所述c1与所述c2之间切换，使得所述可变电容27与所述电容电路28串联形成的支路的电容值产生较大的变化。基于所述电容值的变化，判断所述按键模组20的工作状态，具体而言，当所述按压体23按下时，所述可变电容27与所述电容电路28串联形成的支路的电容值c＝c1*c0/(c1+c0)，所述按键模组20处于触发状态；当所述按压体23未被按下或者释放压力时，所述可变电容27与所述电容电路28串联形成的支路的电容值c＝c2*c0/(c2+c0)，所述按键模组20处于非触发状态。

特别指出，若所述第一电极片271及第二电极片273在所述按压体23按压下相接触时，所述可变电容27短路，所述可变电容27不输出电容值，所述可变电容27与所述电容电路28串联形成的支路的电容值c＝c0，所述按键模组20也处于触发状态。请参阅图8，是本实用新型一种输入装置的结构框图。所述输入装置40包括按键模组41、电容检测模组43及控制模组45。

所述按键模组41接收物理按压信号，并对应反馈电容变化信号。

所述电容检测模组43检测所述按键模组41的电容变化信号，并根据电容变化结果判断所述按键模组41的工作状态，具体而言，所述按键模组41包括触发工作状态和非触发工作状态，当所述按键模组41被按压，则对应处于触发状态，当所述按键模组41未被按压，则对应未触发状态。

所述控制模组45接收来自所述电容检测模组43的判断结果，并根据所述按键模组41的工作状态对应产生输入信号。具体而言，当所述输入装置40是键盘，操作人员意欲输入字母a。当a按键被按下，则所述a按键对应的按键模组的电容值变大；对应的，所述电容检测模组43根据该电容变化值判断所述按键模组41处于触发状态；所述控制模组45根据所述按键模组41的触发状态，产生输入字母a的控制信号，实现字母a的输入操作。

在上述输入装置40中，所述按键模组40可以是第一实施方式所揭示的按键模组10或第二实施方式所揭示的按键模组20中的一种。

相较于现有技术，在本实用新型的输入装置40中，增加设置电容电路，由所述电容电路与按键开关或者所述电容电路与可变电容串联组成支路，通过判断该支路的电容变化值来判断所述按压体是否被有效按压，进而判断所述按键模组的工作状态。基于此，控制所述输入装置的输入信号。在该过程中，因为所述按键开关或者所述可变电容的变化基于所述按压体响应外界物理按压信号而触发，即便所述按键开关出现不良接触，也不会导致输入装置失效，且所述电容电路可设置为可选择性输出不同的设定的电容值，从而调整所述按键模组的电容变化幅值，提高所述按键模组的灵敏度；另，因为所述电容变化值的检测相对容易取得，降低了对按键开关的安装、可靠性要求，提高产品的可靠性和减低加工难度、组装精度要求。

请参阅图9，是本实用新型一种键盘的立体结构示意图。所述键盘50包括控制板51、电容检测模组53、多个阵列设置的按键模组55及控制模组57。所述按键模组55阵列设于所述控制板51，所述电容检测模组53设于所述控制板51，并与所述按键模组55电连接，所述控制模组57根据所述电容检测模组53的检测结果对应产生输入信号，其中，所述按键模组55包括线路板，作为进一步改进，所述控制板51可以和所述线路板集成为同一线路板。所述按键模组55可以是上述按键模组10或20中的一种。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。