專利名稱：透明薄膜狀鍵盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種應用電子技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種透明的可集成于屏幕的薄膜狀鍵盤。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，人們對于電子產(chǎn)品的小型化和輕便化提出了更高的要求。由于人手的尺寸，鍵盤的小型化較為困難，以至在所有的消費類電子產(chǎn)品中，鍵盤仍然占據(jù)了產(chǎn)品表面的大片面積，使得電子產(chǎn)品的小型化和一體化難以進一步發(fā)展。軟鍵盤技術(shù)將鍵盤輸入集成于電子產(chǎn)品屏幕，使用觸摸屏技術(shù)在用戶需要鍵盤輸入時在屏幕上顯示軟鍵盤來實現(xiàn)鍵盤輸入，在不需要輸入時正常顯示其他畫面，從而在外觀上節(jié)約了電子產(chǎn)品由鍵盤占用的表面積，使電子產(chǎn)品達到了進一步的小型化和輕便化。然而軟鍵盤并不能滿足用戶對鍵盤輸入的要求，由于手感的原因，使得用戶在使用軟鍵盤時，要達到傳統(tǒng)鍵盤的快速輸入難以實現(xiàn)，同時由于少數(shù)用戶手指的尺寸較大，而產(chǎn)生較大的輸入錯誤率。因此，一種既具有軟鍵盤可集成于屏幕從而減小尺寸的特點，同時又具有傳統(tǒng)鍵盤的手感從而可以以低錯誤率進行高速輸入的鍵盤具有十分重要的意義。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號102236463A
公開日2011_11_09，公開了一種觸覺設(shè)備，包括:基底；以及覆蓋所述基底的基本透明的復合壓電單元，所述壓電單元包括:傳感器壓電層，其被配置為在所述傳感器壓電層形變時生成第一信號，以及致動器壓電層，其被配置為在接收到基于第一信號的第二信號時提供觸覺效果。但該技術(shù)為用戶提供的觸覺效果為振動形式，需要較長的接觸時間，且觸感不強烈，不能滿足快速輸入的要求。中國專利文獻號CN10273678
公開日2012_10_17，公開了一種觸碰面板的輸入輔助裝置，該技術(shù)包括:一套件本體，具有一頂部、一底部及一套口，且此頂部呈透明狀且具有彈性；多個凸起部，布設(shè)于此頂部；以及多個靜電感應單元，分別對應于這些凸起部。其中:，前述的觸碰面板電子裝置是由套件本體的套口套入本發(fā)明的觸碰面板的輸入輔助裝置。而且，當使用者欲通過本發(fā)明的觸碰面板的輸入輔助裝置鍵入字符時，前述的輸入套件本體的頂部覆蓋于此觸碰面板電子裝置的一觸碰顯示區(qū)域之上。但該技術(shù)在不使用時不能集成于屏幕上，只能作為一個臨時使用的附件，同時鍵盤的形式固定，不能通過程序控制，只能與一個固定的軟鍵盤搭配使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種透明薄膜狀鍵盤，該裝置在需要鍵盤輸入時，使用靜電力使透明彈性薄膜變形而提供傳統(tǒng)鍵盤所特有的手感，而在不需要鍵盤輸入時使用反向的靜電力吸附而使裝置成為一片透明的薄膜集成于顯示器。同時具有傳統(tǒng)鍵盤的手感并同軟鍵盤一樣具有節(jié)約空間的特點。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括:透明靜電彈性薄膜、透明平行板電容陣列和開關(guān)陣列，其中:透明平行板電容陣列位于透明靜電彈性薄膜的下方并通過程序控制的開關(guān)陣列與電源相連；透明平行板電容陣列中的每個電容上帶不同極性的電荷并對透明靜電彈性薄膜產(chǎn)生不同的靜電力，使透明靜電彈性薄膜產(chǎn)生相應形變形成鍵盤陣列。所述的透明靜電彈性薄膜為多層透明彈性結(jié)構(gòu)，包括:中間的帶電層和兩側(cè)的絕緣層，其中:帶電層為透明帶靜電電荷的彈性薄膜，通過將分別帶有同極性電荷的兩層絕緣層的邊緣粘合后在中部形成真空，將帶電層緊壓在絕緣層中間。所述的帶電層采用但不限于通過高壓靜電噴涂于兩層絕緣層之間的若干帶負電荷的聚酯樹酯顆粒；所述的絕緣層采用但不限于彈性透明硅膠制成。所述的透明平行板電容陣列包括:透明介質(zhì)層、上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列和上保護層和下保護層，其中:上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列分別是兩組方向垂直的帶狀導電薄膜，其中一對相互交叉正對的帶狀導電薄膜與介于其中的透明介質(zhì)構(gòu)成一個平行板電容單元，上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列形成一個平面的電容陣列；上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列分別通過開關(guān)陣列與電源的不同電位端相連，上保護層和下保護層位于透明平行板電容陣列的兩側(cè)，用于保護透明平行板電容陣列。所述的上保護層和下保護層的邊緣粘合后在中部形成真空，將透明介質(zhì)層和帶狀導電薄膜緊壓在上保護層和下保護層中間。所述的透明介質(zhì)層采用但不限于鈍鈦酸鈣制成；所述的上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列均采用但不限于氧化銦錫制成；所述的上保護層和下保護層均采用但不限于彈性透明硅膠制成。所述的開關(guān)陣列包括:兩組與電源和控制電路相連的線形模擬開關(guān)陣列，該開關(guān)陣列以兩個一組的形式將電源的兩個不同電位端與透明導電薄膜相連，通過兩個開關(guān)的通斷狀態(tài)控制一個透明導電薄膜的工作狀態(tài)和工作電壓。所述的控制電路內(nèi)置兩組串并轉(zhuǎn)換電路和時序電路，通過將輸入的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多路控制信號以控制線形模擬開關(guān)陣列。所述的工作狀態(tài)和工作電壓是指:高電位、低電位和斷路，其中:當相互垂直的一對透明導電薄膜處于不同電位時，電位差將給這一對透明導電薄膜形成的電容單元充電，當這一對透明導電薄膜都處于斷電狀態(tài)時，其中的電容單元將保持原有的充電狀態(tài)而帶有相應極性的電荷。本發(fā)明的工作原理為:當不需要鍵盤鍵入時，平行板電容與透明靜電彈性薄膜上的電荷產(chǎn)生靜電吸力，使產(chǎn)品成為一個多層的透明薄膜依附于電子產(chǎn)品的屏幕表面，當需要鍵盤鍵入時，不同位置的平行板電容與透明靜電彈性薄膜上的電荷產(chǎn)生不同方向的靜電力，使透明靜電彈性薄膜產(chǎn)生相應的彈性形變，產(chǎn)生傳統(tǒng)鍵盤使用時的彈性手感。
技術(shù)效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可根據(jù)需要變換不同的形態(tài)，在鍵入時，可以使用戶得到傳統(tǒng)鍵盤的手感，實現(xiàn)高速無誤的鍵入，同時，可以通過程序控制各單元排列成不同形狀的鍵盤，滿足多種用戶需求。在不使用時，成為一個依附于屏幕上的透明薄膜。使用戶在得到傳統(tǒng)鍵盤的使用體驗的同時節(jié)約傳統(tǒng)鍵盤的空間。


圖1是本發(fā)明的使用狀態(tài)的橫截面示意圖。圖2是本發(fā)明的吸附狀態(tài)的橫截面示意圖。圖3是本發(fā)明的透明靜電彈性薄膜的橫截面示意圖。圖4是本發(fā)明的透明平行板電容陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的邊緣粘合平面示意圖。圖6是本發(fā)明的開關(guān)陣列和電容板的連接示意圖。圖7是本發(fā)明在不同數(shù)據(jù)控制下組合成的不同按鍵形狀的平面示意圖。圖8為實施例原理示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1如圖1和圖2所示，本實施例包括:透明靜電彈性薄膜a中的上絕緣層1、帶電層2和下絕緣層3 ；透明平行板電容陣列b中的透明介質(zhì)層6、上透明導電薄膜陣列5和下透明導電薄膜陣列7、上保護層4和下保護層8 ；開關(guān)陣列c中的第一開關(guān)陣列9、第二開關(guān)陣列10以及控制電路11，其中:如圖3所示，所述的透明靜電彈性薄膜a包括:上絕緣層1、下絕緣層3和帶電層2，其中:帶電層2帶有大量靜電電荷，上絕緣層I和下絕緣層3和帶電層2膠合在一起；上絕緣層1、帶電層2和下絕緣層3的尺寸和形狀與整個鍵盤的外形相同，為6X IOcm2 (不含邊緣粘合部分)。所述的上絕緣層I和下絕緣層3為彈性透明硅膠，其中:絕緣層I的厚度為0.2mm,絕緣層2的厚度為0.1mm。所述的帶電層2為通過高壓靜電噴涂于上絕緣層I和下絕緣層3的帶負電荷的聚酯樹酯顆粒，其電荷密度為5X 10_9C/cm2。上絕緣層1、下絕緣層3和帶電層2的膠合方式如圖3所示，上絕緣層I和下絕緣層3的邊緣粘合后形成真空將帶電層2緊壓在上絕緣層I和下絕緣層3中間。所述的透明靜電彈性薄膜a與透明平行板電容陣列b的邊緣粘合如圖5所示，圖中d部分為粘合部分，與d部分相間的是保留氣孔e。所述的透明平行板電容陣列b包括:透明介質(zhì)層6、上透明導電薄膜陣列5和下透明導電薄膜陣列7和上保護層4和下保護層8，其中:上透明導電薄膜陣列5和下透明導電薄膜陣列7分別與第一開關(guān)陣列9和第二開關(guān)陣列10相連，上保護層4和下保護層8位于透明平行板電容陣列b的兩側(cè)，用于保護透明平行板電容陣列b，透明介質(zhì)層6、上透明導電薄膜陣列5、下透明導電薄膜陣列7、上保護層4、下保護層8之間均通過粘合連接。所述的上保護層4和下保護層8為彈性透明硅膠制成，其厚度為0.1_，尺寸和形狀與整個鍵盤的外形相同，為6X IOcm2 (不含邊緣粘合部分)。上保護層4和下保護層8的邊緣粘合后形成真空將透明介質(zhì)層6和上透明導電薄膜陣列5和下透明導電薄膜陣列7緊壓在上保護層4和下保護層8中間。所述的透明介質(zhì)層6的材質(zhì)采用但不局限于鈍鈦酸鈣，尺寸和形狀與整個鍵盤的外形相同，為6X IOcm2,厚度為2 μ m。如圖4所示，所述的上透明導電薄膜陣列5和下透明導電薄膜陣列7是交叉垂直附于透明介質(zhì)層6外側(cè)的氧化銦錫鍍膜，其中:上透明導電薄膜陣列5的平面尺寸為
1.4X IOOmm2,共有40條,相互間隔為0.1mm,排列成6X IOcm2的平面,下透明導電薄膜陣列7的平面尺寸為0.9X60mm2，共有100條，相互間隔為0.1mm，排列成6X IOcm2的平面；總共40X100個平行板電容排列成6X IOcm2的平面構(gòu)成透明平行板電容陣列b。每個透明平行板電容上可以帶不同極性的電荷并對上絕緣層1、帶電層2和下絕緣層3產(chǎn)生不同的靜電力，使上絕緣層1、帶電層2和下絕緣層3產(chǎn)生相應形變形成鍵盤陣列。如圖6所示，所述的第一開關(guān)陣列9、第二開關(guān)陣列10和控制電路11分別與上透明導電薄膜陣列5和下透明導電薄膜陣列7相連，用于控制其通斷狀態(tài)和電位差。如圖8所示，所述的第一開關(guān)陣列9和第二開關(guān)陣列10分別為80X I和200X I的線形場效應管模擬開關(guān)陣列，以兩個一組的形式將+12V和一 12V的電源與一個透明導電薄膜相連，通過一對開關(guān)的狀態(tài)使一個透明導電薄膜處于高、低電位或者開路狀態(tài)。所述的控制電路11為兩組串并轉(zhuǎn)換電路和時序電路，將控制軟件存儲的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為280路的控制信號以控制第一開關(guān)陣列9和第二開關(guān)陣列10上的280個場效應管模擬開關(guān)。本裝置的充電順序為,先在一個充電時序內(nèi)使所有透明平行板電容陣列b充電使所有透明平行板電容陣列b與上絕緣層1、帶電層2和下絕緣層3產(chǎn)生斥力，通過氣孔吸入空氣后隆起，再通過40個充電時序使相應單元的透明平行板電容陣列b反相充電并將上絕緣層1、帶電層2和下絕緣層3的相應位置吸合。由于場效應管模擬開關(guān)的斷路狀態(tài)并非完全的開路狀態(tài)，在使用一定時間后需要多次重復以上順序以保持透明平行板電容陣列b上的電量。由于每個電容的容量極小，因此這個過程時間極小，不影響正常使用。如圖7a和圖7b所示，為經(jīng)過一定時序充電后形成的組成一個按鍵的電容陣列示意圖，圖中灰色f為與透明靜電彈性薄膜a產(chǎn)生斥力的電容單元，白色g為與透明靜電彈性薄膜a產(chǎn)生吸力的電容單元，如圖所示，圖7a將呈現(xiàn)一個方形按鍵，而圖7b將呈現(xiàn)一個近似圓形的按鍵。本裝置的輸入信號采集通過依附的觸摸屏實現(xiàn)，若需要對本發(fā)明單獨使用，也可在透明平行板電容陣列b后再加一層的觸感電容陣列或觸感電阻實現(xiàn)，其組成與觸摸屏的輸入結(jié)構(gòu)相似。本裝置實現(xiàn)了一種透明的可集成于屏幕的薄膜狀鍵盤，該裝置在需要鍵盤輸入時，使用靜電力使透明彈性薄膜變形而提供傳統(tǒng)鍵盤所特有的手感，而在不需要鍵盤輸入時使用反向的靜電力吸附而使裝置成為一片透明的薄膜集成于顯示器。同時具有傳統(tǒng)鍵盤的手感并同軟鍵盤一樣具有節(jié)約空間的特點。
權(quán)利要求
1.一種透明的可集成于屏幕的薄膜狀鍵盤，其特征在于，透明靜電彈性薄膜、透明平行板電容陣列和開關(guān)陣列，其中:透明平行板電容陣列位于透明靜電彈性薄膜的下方并與帶有控制電路的開關(guān)陣列相連；透明平行板電容陣列中的每個電容上帶不同極性的電荷并對透明靜電彈性薄膜產(chǎn)生不同的靜電力，使透明靜電彈性薄膜產(chǎn)生相應形變形成鍵盤陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤，其特征是，所述的透明靜電彈性薄膜為多層透明彈性結(jié)構(gòu)，包括:中間的帶電層和兩側(cè)的絕緣層，其中:帶電層為透明帶靜電電荷的彈性薄膜，通過將分別帶有同極性電荷的兩層絕緣層的邊緣粘合后在中部形成真空，將帶電層緊壓在絕緣層中間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍵盤，其特征是，所述的帶電層為通過高壓靜電噴涂于兩層絕緣層之間的若干帶負電荷的聚酯樹酯顆粒；所述的絕緣層為彈性透明硅膠制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤，其特征是，所述的透明平行板電容陣列包括:透明介質(zhì)層、上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列和上保護層和下保護層，其中:上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列分別是兩組方向垂直的帶狀導電薄膜，其中一對相互交叉正對的帶狀導電薄膜與介于其中的透明介質(zhì)構(gòu)成一個平行板電容單元，上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列形成一個平面的電容陣列；上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列分別通過開關(guān)陣列與控制電路和電源的不同電位端相連，上保護層和下保護層位于透明平行板電容陣列的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鍵盤，其特征是，所述的上保護層和下保護層的邊緣粘合后在中部形成真空，將透明介質(zhì)層和帶狀導電薄膜緊壓在上保護層和下保護層中間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的鍵盤，其特征是，所述的透明介質(zhì)層為鈍鈦酸鈣制成；所述的上透明導電薄膜陣列和下透明導電薄膜陣列均為氧化銦錫制成；所述的上保護層和下保護層均為彈性透明硅膠制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤，其特征是，所述的開關(guān)陣列包括:兩組與控制電路和電源相連的線形模擬開關(guān)陣列，該開關(guān)陣列以兩個一組的形式將電源的兩個不同電位端與透明導電薄膜相連，通過兩個開關(guān)的通斷狀態(tài)控制一個透明導電薄膜的工作狀態(tài)和工作電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鍵盤，其特征是，所述的控制電路內(nèi)置兩組串并轉(zhuǎn)換電路和時序電路，通過將預存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多路控制信號以控制線形模擬開關(guān)陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鍵盤，其特征是，所述的工作狀態(tài)和工作電壓是指:高電位、低電位和斷路，其中:當相互垂直的一對透明導電薄膜處于不同電位時，電位差將給這一對透明導電薄膜形成的電容單元充電，當這一對透明導電薄膜都處于斷電狀態(tài)時，其中的電容單元將保持原有的充電狀態(tài)而帶有相應極性的電荷。
全文摘要
一種透明的可集成于屏幕的薄膜狀鍵盤，該裝置透明靜電彈性薄膜、透明平行板電容陣列和開關(guān)陣列，其中透明平行板電容陣列位于透明靜電彈性薄膜的下方并與帶有程控電源的開關(guān)陣列相連；透明平行板電容陣列中的每個電容上帶不同極性的電荷并對透明靜電彈性薄膜產(chǎn)生不同的靜電力，使透明靜電彈性薄膜產(chǎn)生相應形變形成鍵盤陣列。在需要鍵盤輸入時，使用靜電力使透明彈性薄膜變形而提供傳統(tǒng)鍵盤所特有的手感，而在不需要鍵盤輸入時使用反向的靜電力吸附而使裝置成為一片透明的薄膜集成于顯示器。同時本發(fā)明具有傳統(tǒng)鍵盤的手感并同軟鍵盤一樣具有節(jié)約空間的特點。
文檔編號G06F3/02GK103150031SQ20131011601
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者陳念, 陳雪珍, 張越 申請人:陳念