2024年10月11日发(作者：崔吉)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.3
(22)申请日 2010.06.30
(71)申请人 江苏惠通集团有限责任公司
地址 212003 江苏省镇江市桃花坞二区二十四号
(72)发明人 龙涛 陶冬冬 姚理觉 刘江澜
(74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司
代理人 楼高潮
(51)
H03K17/96
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 101888235 A
(43)申请公布日 2010.11.17
(54)发明名称
投影式触摸按键
(57)摘要
本发明公开了一种投影式触摸按
键，包括按键投射模块、电容场强检测模
块、控制模块；按键投射模块包括操作
板、电路板，还包括至少一个实际按键位
及其对应的操作按键位，操作板和电路板
成0°～90°的夹角，实际按键位位于电路板
上，操作按键位位于操作板上，操作按键
位处于实际按键位在操作板上的投影区域
内，实际按键位与操作按键位的距离小于
20厘米。实际按键位与电容场强检测模块
的输入端相连，电容场强检测模块的输出
端与控制模块的输入端相连，电容场强检
测模块检测实际按键位与操作按键位之间
电容场强的变化并传送给控制模块，控制
模块进行按键处理。本发明实现了按键操
作面板和PCB板的分离。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种投影式触摸按键，其特征在于，包括按键投射模块(1)、电容场强检测模块
(2)、控制模块(3)；所述按键投射模块(1)包括操作板(4)、电路板(5)，操作板(4)由非
导电材料制造，还包括至少一个实际按键位(6)以及和各实际按键位(6)对应的操作
按键位(7)，所述操作板(4)和电路板(5)成一夹角，该夹角的范围为0°～90°，所述
实际按键位(6)、电容场强检测模块(2)、控制模块(3)位于电路板(5)上，操作按键位
(7)位于操作板(4)上，操作按键位(7)处于实际按键位(6)在操作板(4)上的投影区域内，
所述实际按键位(6)与操作按键位(7)的距离小于20厘米；所述实际按键位(6)与电容
场强检测模块(2)的输入端相连，电容场强检测模块(2)的输出端与控制模块(3)的输
入端相连，电容场强检测模块(2)检测实际按键位(6)与操作按键位(7)之间电容场强
的变化，并将变化量传送给控制模块(3)，控制模块(3)进行相关的按键处理。
2.如权利要求1所述的投影式触摸按键，其特征在于，所述实际按键位(6)同一平面
的外侧设有屏蔽环(8)。
3.如权利要求1或2所述的投影式触摸按键，其特征在于，所述电容场强检测模块
(2)使用专用的电容触摸IC芯片。
说 明 书
技术领域
本发明涉及一种触摸按键，尤其涉及一种投影式电容触摸按键，属于触摸按键技术
领域。
背景技术
触摸式按键已发展多年，触摸感应的操作面板具有坚固、耐磨损、可以绝缘、隔尘、
隔水的优点，而且其外形美观新颖。但是由于成本及稳定性方面的原因，直至近几
年才开始在电子设备上大量流行，特别是在一些家电设备中，触摸按键的优势更加
明显，成为近年来的热门技术。目前被广泛采用的电容式触摸按键采用电容感应原
理，可穿透15mm厚度的玻璃、塑料等绝缘性材料外壳而检测到手指的触摸。电
容式触摸按键大都采用人机交互方式，即操作者用手指直接接触和PCB电路板对
应的键位来触发按键工作，这就容易造成长时间的触摸磨损，从而影响按键的使用
寿命。同时现有的触摸感应按键面板后面直接连接处理电路，产品制作工艺要求高，
按键面板或电路板维修、更换麻烦，可扩展性差。更重要的是人们在关注电子信息
产品质量的同时，越来越追求现代科技产品的时尚和美观，如果能将触摸按键的操
作面板做成透明的，并且在透明面板上设置美观时尚的按键图案，必能满足用户对
现代科技产品时尚、新奇的追求，从而激发其对产品的兴趣与需求。但是，现有的
触摸感应按键面板后面直接连接处理电路PCB，无法解决开发透明的按键操作面
板的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种投影式触摸按键，实现按键操作面板和PCB电路板的
分离，它通过改变实际按键位和操作按键位间电容场强的大小来实现按键的识别。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种投影式触摸按键，包括按键投射模块1、电容场强检测模块2、控制模块3；
所述按键投射模块1包括操作板4、电路板5，操作板4由非导电材料制造，还包
括至少一个实际按键位6以及和各实际按键位6对应的操作按键位7，所述操作板
4和电路板5成一夹角，夹角的范围为0°～90°，所述实际按键位6、电容场强检测
模块2、控制模块3位于电路板5上，操作按键位7位于操作板4上，操作按键位
7处于实际按键位6在操作板4上的投影区域内，所述实际按键位6与操作按键位
7的距离小于20厘米；所述实际按键位6与电容场强检测模块2的输入端相连，
电容场强检测模块2的输出端与控制模块3的输入端相连，电容场强检测模块2检
测实际按键位6与操作按键位7之间电容场强的变化，并将变化量传送给控制模块
3，控制模块3进行相关的按键处理。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述一种投影式触摸按键，在实际按键位6同一平面的外侧设有屏蔽环8。
前述一种投影式触摸按键，其中电容场强检测模块2使用专用的电容触摸IC芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现按键操作面板和PCB电路板的分离，
从而降低对触摸屏的制作工艺要求，按键面板或电路板维修、更换简便。使用时可
以空间触发按键，让使用者产生新鲜、神奇的操作感受。
附图说明
图1是本发明的电路结构图；
图2是本发明的按键投射模块结构图；
图3是本发明的单个IC芯片电容场强扫描电路结构图；
图4是本发明的多个IC芯片电容场强扫描电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括按键投射模块1、电容场强检测模块2、控制模块3。如
图2所示，所述按键投射模块1包括操作板4、电路板5，还包括若干个实际按键
位6以及和各实际按键位6对应的操作按键位7。本实施例有六个实际按键位及对
应的操作按键位，分别用于控制电视机的音量增减、频道选择、电源控制、菜单控
制功能。所述操作板4和电路板5成一定夹角，本实施例夹角为45°。所述实际按
键位6、电容场强检测模块2、控制模块3安装于电路板5上，实际按键位6由导
电体制作，为防止多个按键之间的相互干扰，在每个实际按键位6外侧设有屏蔽环
8，安装于电路板5上。操作按键位7位于操作板4上，操作按键位7处于实际按
键位6在操作板4上的投影区域内，本实施例操作板4由透明的有机玻璃制造，操
作按键位7印有相应的按键标志。所述实际按键位6与操作按键位7的距离为10
厘米。上述结构实现了按键操作面板和PCB电路板的分离。所述实际按键位6与
电容场强检测模块2的输入端相连，电容场强检测模块2的输出端与控制模块3的
输入端相连，电容场强检测模块2检测实际按键位6与操作按键位7之间电容场强
的变化，并将变化量传送给控制模块3，控制模块3进行相关的按键处理。在本实
施例中电容场强检测模块2使用专用的电容触摸IC芯片，所述控制模块3为一
MCU芯片，具有进行串行异步通信的接口。如图1所示，用户使用时不直接接触
实际按键位6，而是触摸操作按键位7，人的手指与导体制造的实际按键位6形成
一定的电容，专用电容触摸IC芯片通过扫描的方式检测到两者间电容场强的变化，
将电容场强变化量通过AD转换为数字量发送到MCU中央处理器芯片，按键系统
就可以判断出用户的动作指令，然后进行按键触发处理并输出。前述实际按键位6
外侧设置屏蔽环8，是为了划分不同按键的触发区域范围，从而避免误操作。实际
上，用户在使用时，不必真正触摸到操作按键位7，只要手指按照按键标志的指引
进入该按键的感应空间区域，就能隔空触发按键工作。同时，由于实际按键位6、
电容场强检测模块2、控制模块3等安装于电路板5上，而操作板4由透明的有机
玻璃或ABS等材料制造，透明的操作板4下无任何电路，能让使用者产生新鲜、
神奇的操作感受。
如图3所示，具体实施时可以通过单个电容触摸IC芯片配合数字逻辑开关实现对
按键电容场强变化的扫描。PCB电路板上每个实际按键位后连接一数字逻辑开关，
数字逻辑开关与专用电容触摸IC芯片连接，专用电容触摸IC芯片通过控制数字逻
辑开关的开、关来进行按键扫描，并将检测到的相应按键的电容场强变化量进行
AD转换，再将转换后的数据发送到MCU中央处理器芯片进行相应的按键处理。
该方案只用一个电容触摸IC芯片，节省成本。
如图4所示，电容场强变化的扫描电路的另一个实施方法是PCB电路板上每个实
际按键位直接与一个专用电容触摸IC处理芯片连接，每个电容触摸IC芯片负责检
测对应按键的电容场强变化，多个专用电容触摸IC处理芯片分别与MCU中央处
理器连接，MCU中央处理器实现对多个IC芯片的扫描，接收IC芯片发送的数据。
专用电容触摸IC处理芯片中还设一电容场强变化阀值，只有用户的手指触摸操作
按键触发的电容场强变化量大于预设的场强阀值，电容触摸IC芯片才能够识别用
户的动作指令，MCU通过一定的算法对IC芯片发送的多个数据进行比较，确定只
有电容场强变化量最大的按键被触发，其它键不被触发，识别有效操作和误操作，
从而进行对应的按键处理。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成
的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
2024年10月11日发(作者：崔吉)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.3
(22)申请日 2010.06.30
(71)申请人 江苏惠通集团有限责任公司
地址 212003 江苏省镇江市桃花坞二区二十四号
(72)发明人 龙涛 陶冬冬 姚理觉 刘江澜
(74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司
代理人 楼高潮
(51)
H03K17/96
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 101888235 A
(43)申请公布日 2010.11.17
(54)发明名称
投影式触摸按键
(57)摘要
本发明公开了一种投影式触摸按
键，包括按键投射模块、电容场强检测模
块、控制模块；按键投射模块包括操作
板、电路板，还包括至少一个实际按键位
及其对应的操作按键位，操作板和电路板
成0°～90°的夹角，实际按键位位于电路板
上，操作按键位位于操作板上，操作按键
位处于实际按键位在操作板上的投影区域
内，实际按键位与操作按键位的距离小于
20厘米。实际按键位与电容场强检测模块
的输入端相连，电容场强检测模块的输出
端与控制模块的输入端相连，电容场强检
测模块检测实际按键位与操作按键位之间
电容场强的变化并传送给控制模块，控制
模块进行按键处理。本发明实现了按键操
作面板和PCB板的分离。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种投影式触摸按键，其特征在于，包括按键投射模块(1)、电容场强检测模块
(2)、控制模块(3)；所述按键投射模块(1)包括操作板(4)、电路板(5)，操作板(4)由非
导电材料制造，还包括至少一个实际按键位(6)以及和各实际按键位(6)对应的操作
按键位(7)，所述操作板(4)和电路板(5)成一夹角，该夹角的范围为0°～90°，所述
实际按键位(6)、电容场强检测模块(2)、控制模块(3)位于电路板(5)上，操作按键位
(7)位于操作板(4)上，操作按键位(7)处于实际按键位(6)在操作板(4)上的投影区域内，
所述实际按键位(6)与操作按键位(7)的距离小于20厘米；所述实际按键位(6)与电容
场强检测模块(2)的输入端相连，电容场强检测模块(2)的输出端与控制模块(3)的输
入端相连，电容场强检测模块(2)检测实际按键位(6)与操作按键位(7)之间电容场强
的变化，并将变化量传送给控制模块(3)，控制模块(3)进行相关的按键处理。
2.如权利要求1所述的投影式触摸按键，其特征在于，所述实际按键位(6)同一平面
的外侧设有屏蔽环(8)。
3.如权利要求1或2所述的投影式触摸按键，其特征在于，所述电容场强检测模块
(2)使用专用的电容触摸IC芯片。
说 明 书
技术领域
本发明涉及一种触摸按键，尤其涉及一种投影式电容触摸按键，属于触摸按键技术
领域。
背景技术
触摸式按键已发展多年，触摸感应的操作面板具有坚固、耐磨损、可以绝缘、隔尘、
隔水的优点，而且其外形美观新颖。但是由于成本及稳定性方面的原因，直至近几
年才开始在电子设备上大量流行，特别是在一些家电设备中，触摸按键的优势更加
明显，成为近年来的热门技术。目前被广泛采用的电容式触摸按键采用电容感应原
理，可穿透15mm厚度的玻璃、塑料等绝缘性材料外壳而检测到手指的触摸。电
容式触摸按键大都采用人机交互方式，即操作者用手指直接接触和PCB电路板对
应的键位来触发按键工作，这就容易造成长时间的触摸磨损，从而影响按键的使用
寿命。同时现有的触摸感应按键面板后面直接连接处理电路，产品制作工艺要求高，
按键面板或电路板维修、更换麻烦，可扩展性差。更重要的是人们在关注电子信息
产品质量的同时，越来越追求现代科技产品的时尚和美观，如果能将触摸按键的操
作面板做成透明的，并且在透明面板上设置美观时尚的按键图案，必能满足用户对
现代科技产品时尚、新奇的追求，从而激发其对产品的兴趣与需求。但是，现有的
触摸感应按键面板后面直接连接处理电路PCB，无法解决开发透明的按键操作面
板的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种投影式触摸按键，实现按键操作面板和PCB电路板的
分离，它通过改变实际按键位和操作按键位间电容场强的大小来实现按键的识别。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种投影式触摸按键，包括按键投射模块1、电容场强检测模块2、控制模块3；
所述按键投射模块1包括操作板4、电路板5，操作板4由非导电材料制造，还包
括至少一个实际按键位6以及和各实际按键位6对应的操作按键位7，所述操作板
4和电路板5成一夹角，夹角的范围为0°～90°，所述实际按键位6、电容场强检测
模块2、控制模块3位于电路板5上，操作按键位7位于操作板4上，操作按键位
7处于实际按键位6在操作板4上的投影区域内，所述实际按键位6与操作按键位
7的距离小于20厘米；所述实际按键位6与电容场强检测模块2的输入端相连，
电容场强检测模块2的输出端与控制模块3的输入端相连，电容场强检测模块2检
测实际按键位6与操作按键位7之间电容场强的变化，并将变化量传送给控制模块
3，控制模块3进行相关的按键处理。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述一种投影式触摸按键，在实际按键位6同一平面的外侧设有屏蔽环8。
前述一种投影式触摸按键，其中电容场强检测模块2使用专用的电容触摸IC芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现按键操作面板和PCB电路板的分离，
从而降低对触摸屏的制作工艺要求，按键面板或电路板维修、更换简便。使用时可
以空间触发按键，让使用者产生新鲜、神奇的操作感受。
附图说明
图1是本发明的电路结构图；
图2是本发明的按键投射模块结构图；
图3是本发明的单个IC芯片电容场强扫描电路结构图；
图4是本发明的多个IC芯片电容场强扫描电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括按键投射模块1、电容场强检测模块2、控制模块3。如
图2所示，所述按键投射模块1包括操作板4、电路板5，还包括若干个实际按键
位6以及和各实际按键位6对应的操作按键位7。本实施例有六个实际按键位及对
应的操作按键位，分别用于控制电视机的音量增减、频道选择、电源控制、菜单控
制功能。所述操作板4和电路板5成一定夹角，本实施例夹角为45°。所述实际按
键位6、电容场强检测模块2、控制模块3安装于电路板5上，实际按键位6由导
电体制作，为防止多个按键之间的相互干扰，在每个实际按键位6外侧设有屏蔽环
8，安装于电路板5上。操作按键位7位于操作板4上，操作按键位7处于实际按
键位6在操作板4上的投影区域内，本实施例操作板4由透明的有机玻璃制造，操
作按键位7印有相应的按键标志。所述实际按键位6与操作按键位7的距离为10
厘米。上述结构实现了按键操作面板和PCB电路板的分离。所述实际按键位6与
电容场强检测模块2的输入端相连，电容场强检测模块2的输出端与控制模块3的
输入端相连，电容场强检测模块2检测实际按键位6与操作按键位7之间电容场强
的变化，并将变化量传送给控制模块3，控制模块3进行相关的按键处理。在本实
施例中电容场强检测模块2使用专用的电容触摸IC芯片，所述控制模块3为一
MCU芯片，具有进行串行异步通信的接口。如图1所示，用户使用时不直接接触
实际按键位6，而是触摸操作按键位7，人的手指与导体制造的实际按键位6形成
一定的电容，专用电容触摸IC芯片通过扫描的方式检测到两者间电容场强的变化，
将电容场强变化量通过AD转换为数字量发送到MCU中央处理器芯片，按键系统
就可以判断出用户的动作指令，然后进行按键触发处理并输出。前述实际按键位6
外侧设置屏蔽环8，是为了划分不同按键的触发区域范围，从而避免误操作。实际
上，用户在使用时，不必真正触摸到操作按键位7，只要手指按照按键标志的指引
进入该按键的感应空间区域，就能隔空触发按键工作。同时，由于实际按键位6、
电容场强检测模块2、控制模块3等安装于电路板5上，而操作板4由透明的有机
玻璃或ABS等材料制造，透明的操作板4下无任何电路，能让使用者产生新鲜、
神奇的操作感受。
如图3所示，具体实施时可以通过单个电容触摸IC芯片配合数字逻辑开关实现对
按键电容场强变化的扫描。PCB电路板上每个实际按键位后连接一数字逻辑开关，
数字逻辑开关与专用电容触摸IC芯片连接，专用电容触摸IC芯片通过控制数字逻
辑开关的开、关来进行按键扫描，并将检测到的相应按键的电容场强变化量进行
AD转换，再将转换后的数据发送到MCU中央处理器芯片进行相应的按键处理。
该方案只用一个电容触摸IC芯片，节省成本。
如图4所示，电容场强变化的扫描电路的另一个实施方法是PCB电路板上每个实
际按键位直接与一个专用电容触摸IC处理芯片连接，每个电容触摸IC芯片负责检
测对应按键的电容场强变化，多个专用电容触摸IC处理芯片分别与MCU中央处
理器连接，MCU中央处理器实现对多个IC芯片的扫描，接收IC芯片发送的数据。
专用电容触摸IC处理芯片中还设一电容场强变化阀值，只有用户的手指触摸操作
按键触发的电容场强变化量大于预设的场强阀值，电容触摸IC芯片才能够识别用
户的动作指令，MCU通过一定的算法对IC芯片发送的多个数据进行比较，确定只
有电容场强变化量最大的按键被触发，其它键不被触发，识别有效操作和误操作，
从而进行对应的按键处理。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成
的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。