本發(fā)明屬于配備顯示屏的電子設(shè)備，特別涉及一種基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵。

背景技術(shù)：

1、隨智能顯示屏、智能顯示器、平板等新型電子設(shè)備的普及，用戶對(duì)于電子產(chǎn)品的體驗(yàn)需求逐漸升級(jí)，從滿足基本的使用需求，轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笠?、?tīng)、觸多個(gè)感官層面的體驗(yàn)，以此對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提出了新的需求。

2、傳統(tǒng)方案中顯示屏的電源鍵或音量鍵多以部件形式與裝配框架固定成型，這里的電源鍵和音量鍵統(tǒng)稱為顯示屏按鍵，如圖1所示，顯示屏按鍵與裝配框架的中框a和中框b以及輕觸開(kāi)關(guān)等配合，手指按下按鍵后，將激發(fā)輕觸開(kāi)關(guān)產(chǎn)生變化的電流信號(hào)，顯示器內(nèi)部處理器接收電流信號(hào)后發(fā)出控制指令，顯示器內(nèi)部處理器的顯示模組表現(xiàn)為顯示屏亮滅屏、音量改變等，另一方面，傳統(tǒng)方案的結(jié)構(gòu)可提供一反作用力，提醒用戶此按壓動(dòng)作已產(chǎn)生作用。

3、然而，傳統(tǒng)方案存在如下缺陷：

4、1、顯示屏按鍵與裝配框架分離，且基于機(jī)械結(jié)構(gòu)配合，影響外形美觀及產(chǎn)品可靠性；

5、2、顯示屏按鍵與裝配框架嵌套裝配，增加堆疊設(shè)計(jì)與裝配難度，進(jìn)一步地，當(dāng)產(chǎn)品有防水、防塵需求時(shí)需對(duì)側(cè)按鍵做額外設(shè)計(jì)，如增加防水墊圈等，增加堆疊設(shè)計(jì)難度；

6、3、基于按鍵下方凸出的彈片產(chǎn)生反饋力，提醒用戶按壓產(chǎn)生作用。在實(shí)際使用中，由于設(shè)備電路原因，可能存在按壓后未產(chǎn)生變化電流，導(dǎo)致用戶感受到反饋力提醒，但按鍵實(shí)際未產(chǎn)生作用的情況，也即機(jī)械系統(tǒng)、電路系統(tǒng)的耦合斷開(kāi)，反饋機(jī)制失效。

7、因此，本發(fā)明提出了一種可實(shí)現(xiàn)顯示面板、硬性操作按鍵的一體化設(shè)計(jì)方案，即顯示面板可不與按鍵等部件機(jī)械組合裝配，實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，優(yōu)化外觀體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，包括與顯示屏一體化的中框，所述中框的背面一體貼裝固設(shè)有片狀的熱敏電阻和壓電作動(dòng)器；所述熱敏電阻用于感知所述中框正面的觸控溫度并產(chǎn)生動(dòng)作電流信號(hào)至顯示器內(nèi)部處理器，顯示器內(nèi)部處理器向所述壓電作動(dòng)器施加脈沖電壓，所述壓電作動(dòng)器彎曲變形并產(chǎn)生反饋振動(dòng)作用力。

2、進(jìn)一步地，所述壓電作動(dòng)器包括一體的無(wú)源層和壓電材料層，所述壓電材料層上設(shè)有接收脈沖電壓而彎曲變形的正負(fù)電極，所述壓電材料層在所述無(wú)源層的限制作用下產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。

3、進(jìn)一步地，所述壓電材料層的材質(zhì)為1-3型壓電復(fù)合材料；所述壓電材料層一端的z向設(shè)有正負(fù)電極；所述壓電材料層的z向施加電壓后，在x向產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短的尺寸形變并通過(guò)所述無(wú)源層的限制作用產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。

4、進(jìn)一步地，所述中框的背面設(shè)有條狀的盲孔；所述熱敏電阻和壓電作動(dòng)器均位于盲孔內(nèi)。

5、進(jìn)一步地，所述盲孔的底部設(shè)有與所述熱敏電阻位置相匹配的凹槽；所述熱敏電阻的一面嵌入所述凹槽，所述熱敏電阻通過(guò)膠帶固定在所述中框上。

6、進(jìn)一步地，所述壓電作動(dòng)器通過(guò)膠水與所述中框粘接。

7、進(jìn)一步地，所述壓電作動(dòng)器上開(kāi)設(shè)有通孔；所述熱敏電阻置于所述通孔內(nèi)；所述盲孔的寬度與所述壓電作動(dòng)器的寬度相匹配。

8、進(jìn)一步地，所述熱敏電阻感知觸控溫度的時(shí)間為t；當(dāng)t＜10ms時(shí)，顯示器內(nèi)部處理器判定為誤觸；當(dāng)10ms≤t＜0.5s時(shí)，顯示器內(nèi)部處理器控制顯示器亮滅屏，并向所述壓電材料層輸送短時(shí)脈沖電壓信號(hào)，所述壓電作動(dòng)器產(chǎn)生短振；當(dāng)t≥0.5s時(shí)，顯示器內(nèi)部處理器控制顯示器開(kāi)關(guān)機(jī)，并向所述壓電材料層輸送長(zhǎng)時(shí)脈沖電壓信號(hào)，所述壓電作動(dòng)器產(chǎn)生長(zhǎng)振。

9、進(jìn)一步地，所述熱敏電阻和壓電作動(dòng)器的數(shù)量相同且為若干個(gè)；所述熱敏電阻和壓電作動(dòng)器依次交替貼裝在所述中框上。

10、進(jìn)一步地，所述壓電作動(dòng)器的形狀為矩形。

11、本發(fā)明所帶來(lái)的有益效果如下：

12、1、優(yōu)化產(chǎn)品外觀，提升用戶體驗(yàn)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)顯示屏、熱敏電阻、壓電振動(dòng)器與中框的一體化設(shè)計(jì)，優(yōu)化產(chǎn)品外觀，提升用戶使用體驗(yàn)；

13、2、優(yōu)化堆疊設(shè)計(jì)。通過(guò)使用熱敏電阻、壓電作動(dòng)器替換傳統(tǒng)機(jī)械按鍵，可節(jié)省顯示器內(nèi)部堆疊空間，并減少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本；

14、3、提升產(chǎn)品可靠性。通過(guò)熱敏電阻接收用戶觸控信息，壓電作動(dòng)器提供反饋力，相較于傳統(tǒng)的機(jī)械式結(jié)構(gòu)，裝配更為方便，且在應(yīng)對(duì)跌落、靜壓、振動(dòng)及鹽霧等試驗(yàn)時(shí)可靠性更佳；

15、4、簡(jiǎn)化防水、防塵設(shè)計(jì)。當(dāng)整體防水、防塵需求較高時(shí)，由于中框不與顯示器其它組件配合，不存在配合間隙，無(wú)需做額外的防水、防塵設(shè)計(jì)。

16、5、反饋力提醒機(jī)制的魯棒性更強(qiáng)，系統(tǒng)響應(yīng)更快。通過(guò)按壓熱敏電阻產(chǎn)生作用后，顯示器內(nèi)部處理器將發(fā)出指令，在壓電作動(dòng)器兩端施加電壓，壓電作動(dòng)器變形產(chǎn)生作動(dòng)力。相較于傳統(tǒng)按鍵，不存在機(jī)械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)耦合斷開(kāi)，導(dǎo)致反饋機(jī)制失效的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，包括與顯示屏一體化的中框(1)，其特征在于，所述中框(1)的背面一體貼裝固設(shè)有片狀的熱敏電阻(2)和壓電作動(dòng)器(3)；所述熱敏電阻(2)用于感知所述中框(1)正面的觸控溫度并產(chǎn)生動(dòng)作電流信號(hào)至顯示器內(nèi)部處理器，顯示器內(nèi)部處理器向所述壓電作動(dòng)器(3)施加脈沖電壓，所述壓電作動(dòng)器(3)彎曲變形并產(chǎn)生反饋振動(dòng)作用力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述壓電作動(dòng)器(3)包括一體的無(wú)源層(31)和壓電材料層(32)，所述壓電材料層(32)上設(shè)有接收脈沖電壓而彎曲變形的正負(fù)電極，所述壓電材料層(32)在所述無(wú)源層(31)的限制作用下產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述壓電材料層(32)的材質(zhì)為1-3型壓電復(fù)合材料；所述壓電材料層(32)一端的z向設(shè)有正負(fù)電極；所述壓電材料層(32)的z向施加電壓后，在x向產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短的尺寸形變并通過(guò)所述無(wú)源層(31)的限制作用產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述中框(1)的背面設(shè)有條狀的盲孔；所述熱敏電阻(2)和壓電作動(dòng)器(3)均位于盲孔內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述盲孔的底部設(shè)有與所述熱敏電阻(2)位置相匹配的凹槽；所述熱敏電阻(2)的一面嵌入所述凹槽，所述熱敏電阻(2)通過(guò)膠帶固定在所述中框(1)上。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述壓電作動(dòng)器(3)通過(guò)膠水與所述中框(1)粘接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述壓電作動(dòng)器(3)上開(kāi)設(shè)有通孔；所述熱敏電阻(2)置于所述通孔內(nèi)；所述盲孔的寬度與所述壓電作動(dòng)器(3)的寬度相匹配。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述熱敏電阻(2)感知觸控溫度的時(shí)間為t；當(dāng)t＜10ms時(shí)，顯示器內(nèi)部處理器判定為誤觸；當(dāng)10ms≤t＜0.5s時(shí)，顯示器內(nèi)部處理器控制顯示器亮滅屏，并向所述壓電材料層(32)輸送短時(shí)脈沖電壓信號(hào)，所述壓電作動(dòng)器(3)產(chǎn)生短振；當(dāng)t≥0.5s時(shí)，顯示器內(nèi)部處理器控制顯示器開(kāi)關(guān)機(jī)，并向所述壓電材料層(32)輸送長(zhǎng)時(shí)脈沖電壓信號(hào)，所述壓電作動(dòng)器(3)產(chǎn)生長(zhǎng)振。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述熱敏電阻(2)和壓電作動(dòng)器(3)的數(shù)量相同且為若干個(gè)；所述熱敏電阻(2)和壓電作動(dòng)器(3)依次交替貼裝在所述中框(1)上。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，其特征在于，所述壓電作動(dòng)器(3)的形狀為矩形。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于配備顯示屏的電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于溫度識(shí)別及壓電反饋的顯示設(shè)備虛擬按鍵，包括與顯示屏一體化的中框，中框的背面一體貼裝固設(shè)有片狀的熱敏電阻和壓電作動(dòng)器；熱敏電阻用于感知中框正面的觸控溫度并產(chǎn)生動(dòng)作電流信號(hào)至顯示器內(nèi)部處理器，顯示器內(nèi)部處理器向壓電作動(dòng)器施加脈沖電壓，壓電作動(dòng)器彎曲變形并產(chǎn)生反饋振動(dòng)作用力。整體基于熱敏電阻與壓電作動(dòng)器等，設(shè)計(jì)顯示器鍵位觸控結(jié)構(gòu)，在滿足常規(guī)功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了與中框的一體式設(shè)計(jì)，提升了產(chǎn)品的可靠性水平及用戶的使用體驗(yàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李超鵬,陳穎,張文瓊,杜一寧,熊華星,張?zhí)扃?胡冠華,陰云龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司系統(tǒng)工程研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15