CN106301323B - 薄膜式按键结构及薄膜式键盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种薄膜式按键结构及薄膜式键盘。薄膜式按键结构包括下薄膜、上薄膜及压力感测薄膜。下薄膜包括下接点。上薄膜铺设于下薄膜上方，用以受外力挤压来产生形变并朝下接点接近，并且上薄膜包括上接点，上接点与下接点导接时上接点触发数字信号。压力感测薄膜设置于上薄膜上方，与上薄膜及下薄膜堆栈，并且包括感测区。感测区用以依据外力的大小改变阻抗，并触发对应阻抗的模拟信号。感测区、上接点及下接点是垂直对齐的。本发明的薄膜式按键结构及薄膜式键盘可输出数字信号及对应用户按压按键的力量的模拟信号，而具有更佳的实用性。

Description

薄膜式按键结构及薄膜式键盘

技术领域

本发明与按键结构及键盘有关，特别有关于薄膜式按键结构及薄膜式键盘。

背景技术

现有键盘的按键皆是采用数字开关。换句话说，现有的键盘的各按键仅具有开启（ON）及关闭（OFF）两种状态。当按键处于开启状态（即被使用者按压）时，可触发对应的按键信号（此时信号值为ON）；当按键处于关闭状态（即未使用者按压）时，则不触发按键信号（此时的信号值为OFF）。

由于现有键盘仅可输出数字信号（ON或OFF），而无法依据用户按压按键的力量来进一步输出对应的模拟信号，这将降低现有键盘的实用性。

以使用现有键盘进行赛车游戏为例，当使用者分别使用不同力量按压按键多次（以按压前进键来控制游戏中汽车前进为例）时，由于每次所输出的按键信号皆相同（皆为ON），所触发的游戏效果亦相同（如游戏中汽车皆是以相同速度前进），而无法触发对应不同力量的不同的游戏效果（如游戏中汽车可随按压力量的大小以不同速度前进），这使得游戏的娱乐性不佳。

因此，现有键盘存在上述无法同步输出数字信号及模拟信号问题，而亟待更有效的方案被提出。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有模拟信号输出及数字信号输出的薄膜式按键结构及薄膜式键盘。

为达上述目的，本发明提供一种薄膜式按键结构，该薄膜式按键结构包括：

一下薄膜，包括一下接点；

一上薄膜，铺设于该下薄膜上方，受一外力挤压来产生形变并朝该下接点接近，并且该上薄膜包括一上接点，该上接点与该下接点导接时该上接点触发一数字信号；及

一压力感测薄膜，与该上薄膜及该下薄膜堆栈，包括一感测区，该感测区依据该外力的大小改变一阻抗，并触发对应该阻抗的一模拟信号；

其中该感测区、该上接点及该下接点是垂直对齐的。

该薄膜式开关还包括一阻隔薄膜，铺设于该上薄膜及该下薄膜之间，该阻隔薄膜包括对齐该上接点及该下接点的一定位孔，该上接点穿过该定位孔而与该下接点导接。

该压力感测薄膜堆栈于该上薄膜上方，接受该外力并向下传递至该上薄膜。

该薄膜式开关还包括一基板，设置于该下薄膜下方以支撑该压力感测薄膜、该上薄膜、该阻隔薄膜及该下薄膜。

该上薄膜及该下薄膜是软性印刷电路板。

该感测区由高分子材料所制成。

还包括一按键模块结构，设置于该压力感测薄膜上方，接受该外力并向下挤压该压力感测薄膜，以使该压力感测薄膜产生形变并将该外力向下传递至该上薄膜。

该压力感测薄膜包括：

一下压力薄膜；及

一上压力薄膜，与该下压力薄膜垂直堆栈，该上压力薄膜及该下压力薄膜至少其中之一设置有该感测区，该上压力薄膜用以受该外力挤压来产生形变并于与该下压力薄膜接触时触发该模拟信号。

本发明还提供一种薄膜式键盘，该薄膜式键盘包括：

一连接模块，用以连接一外部计算机；

一薄膜式按键结构；

一电路板，电性连接该连接模块、该压力感测薄膜、该上薄膜及该下薄膜；及

一微控制器，电性连接于该电路板，并经由该电路板电性连接该连接模块、该压力感测薄膜、该上薄膜及该下薄膜，该微控制器经由该连接模块传送该薄膜式按键结构所触发的该数字信号及该模拟信号至该外部计算机。

该微控制器依据一单输出模式信号传送该数字信号或该模拟信号至该外部计算机，或依据一双输出模式信号同时传送该数字信号及该模拟信号至该外部计算机。

还包括一模式切换开关，电性连接于该电路板，并经由该电路板电性连接该微控制器，接受一模式切换操作并依据该模式切换操作发送该单输出模式信号或该双输出模式信号至该微控制器。

该微控制器经由该连接模块自该外部计算机接收该单输出模式信号或该模拟信号。

还包括一发光组件，电性连接于该电路板，并经由该电路板电性连接该微控制器，以受该微控制器控制而于该微控制器自该薄膜式按键结构收到被触发的该数字信号或该模拟信号时发光。

本发明具有的优点在于：

本发明的薄膜式按键结构及薄膜式键盘可输出数字信号及对应用户按压按键的力量的模拟信号，而具有更佳的实用性。

附图说明

图1为本发明第一具体实施例的薄膜式键盘架构图。

图2为本发明第一具体实施例的薄膜式按键结构示意图。

图3A为本发明第一具体实施例的薄膜式按键结构的第一动作示意图。

图3B为本发明第一具体实施例的薄膜式按键结构的第二动作示意图。

图3C为本发明第一具体实施例的薄膜式按键结构的第三动作示意图。

图中：

1…键盘；

10…连接模块；

12…微控制器；

14…电路板；

140a…导线；

140b…导线；

140c…导线；

16…模式切换开关；

18…发光组件；

2…薄膜式按键结构；

20…上薄膜；

200…上接点；

22…下薄膜；

220…下接点；

24…压力感测薄膜；

240…感测区；

260…阻隔薄膜；

2600…定位孔；

262…基板；

28…按键模块；

280…键帽；

282…弹性组件；

3…外部计算机。

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，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

首请参阅图1，图1为本发明第一具体实施例的薄膜式键盘架构图。如图1所示，本发明的薄膜式键盘1（以下简称键盘1）主要包括一连接模块10、一微控制器12、一电路板14及一薄膜式按键结构2。该微控制器12、该连接模块10及该薄膜式按键结构2共同设置于同一该电路板14，该微控制器12通过该电路板14电性连接该连接模块10及该薄膜式按键结构2（如电性连接图2所示的一压力感测薄膜24、一上薄膜20及一下薄膜22）。

该连接模块10用以有线/无线连接一外部计算机3以进行信号传输。具体而言，该连接模块10可为一无线传输模块（如蓝牙无线传输模块或红外线无线传输模块），并可与该外部计算机3直接建立一无线连接，或经由与可卸式连接该外部计算机3的一无线传输器（dongle）建立该无线连接来连接该外部计算机3。或者，该连接模块10可经由一传输线（如通用串行总线（USB）连接线）来可卸式连接该外部计算机30。

该薄膜式按键结构2于接受来自一使用者的一按压操作时，可触发一数字信号及对应该按压操作的一外力的一模拟信号，并输出至该电路板14（容后详述）。

该微控制器12可经由多个下接点（如图2所示的多个下接点220）及该电路板14自该薄膜式按键结构2的多个上接点（如图2所示的毒狗额上接点200）接收上述被触发的该数字信号及该模拟信号，并经由该连接模块10传送该数字信号及该模拟信号至该外部计算机3。较佳地，该微控制器12可先将该模拟信号数值化（如转换该模拟信号为0-15其中一个数值）后，再传送至该外部计算机3。

于本发明的另一实施例中，该键盘1还包括电性连接该微控制器12的一模式切换开关16。具体而言，该模式切换开关16设置于该电路板14上，并通过该电路板14电性连接该微控制器12。该模式切换开关16用以接受来自该用户的一模式切换操作，并依据该模式切换操作发送一单输出模式信号或一双输出模式信号至该微控制器12。

接着，该微控制器12可依据所收到的该单输出模式信号进入一单输出模式，或依据所收到的该双输出模式信号进入一双输出模式。于该单输出模式下，该微控制器12仅传送该数字信号或该模拟信号至该外部计算机3。于该双输出模式下，该微控制器12可同时传送该数字信号及该模拟信号至该外部计算机3。

虽于本实施例中，该单输出模式信号及该双输出模式信号是经由操作该模式切换开关16被触发，但不应以此限定。

于本发明的另一实施例中，是于该薄膜式按键结构2的至少一组按键（该按键包括一个该上接点200及一个该下接点220）被按压时，触发该单输出模式信号或该双输出模式信号，以使该微控制器12可于该单输出模式及该双输出模式间进行切换。换句话说，本实施例是将该按键视为该模式切换开关16。

于本发明的另一实施例中，该微控制器12亦可经由该连接模块10自该外部计算机30接收该单输出模式信号或该双输出模式信号。具体而言，该外部计算机30可执行一键盘控制程序，该用户可对该外部计算机30输入该模式切换操作，以使该键盘控制程序依据该模式切换操作发送该单输出模式信号或该双输出模式信号至该键盘1。

于本发明的另一实施例中，该键盘1还包括一发光组件18。该发光组件18电性连接该电路板14，并经由该电路板14电性连接该微控制器12。

较佳地，该发光组件18是发光二极管（LED）并且，该微控制器12于自该薄膜式按键结构2收到上述被触发的该数字信号或该模拟信号时可控制该发光组件18发光。

较佳地，该键盘1包括多个该发光组件182。并且，多个该发光组件182是分别对应多个按键来加以设置。多个该发光组件182可被设置于一基板（如图2所示的一基板262）上且邻近对应的该按键的位置，并经由多个发光组件导线（图未标示）电性连接该电路板14以经由该电路板14接受该微控制器12控制。

续请参阅图2，图2为本发明第一具体实施例的薄膜式按键结构示意图。

该薄膜式按键结构2主要包括该上薄膜20、该下薄膜22及该压力感测薄膜24。

该上薄膜20包括该多个上接点200(于本实施例中，以四个该上接点200为例进行说明)。该多个上接点200分别经由多个导线140a电性连接该电路板14。

该下薄膜22铺设于该上薄膜20下方，并且包括该多个下接点220(于本实施例中，以四个该下接点220为例进行说明)。该多个下接点220分别经由多个导线140b电性连接该电路板14。较佳地，该上薄膜20及该下薄膜22是软性印刷电路板（PCB）。

较佳地，该多个上接点200是分别对应该下接点220设置。并且，当对应的该上接点200与该下接点220导接时，该上接点200可触发上述该数字信号。更详细地，该上接点200是经由该下接点220输出一第一电流至该电路板14以作为该数字信号（容后详述）。

该压力感测薄膜24包括多个感测区240(于本实施例中，以四个该感测区240为例进行说明)。各该感测区240可于被施加一外力时，改变一阻抗，并触发对应该阻抗的一模拟信号。

具体而言，该多个感测区240分别经由多个导线140c电性连接该电路板14，并且是由可变阻抗材料所制成（如尿素树脂或聚脂树脂等高分子材料）。当各该感测区240被施加该外力时，该感测区240的该阻抗将随该外力的大小而改变，进而改变输出至该电路板14的一第二电流的强度（该第二电流的强度是对应该模拟信号）。借此，本发明的该薄膜式按键结构2可触发并输出该模拟信号。

于本发明中，当该外力越大时该感测区240的该阻抗越小，进而产生的该第二电流的强度越强；反之，当该外力越小时该感测区240的该阻抗越大，进而产生的该第二电流的强度越弱。然而，上述仅为本发明的其中一实施例，但不加以限定。

较佳地，该压力感测薄膜24与该上薄膜及该下薄膜垂直堆栈。并且，各组该感测区240、该上接点200及该下接点220是垂直对齐的。

较佳地，该压力感测薄膜24堆栈于该上薄膜20上方，并可将所受的该外力向下传递至该上薄膜20，但不应以此限定。

于本发明的另一实施例中，该压力感测薄膜24还包括电性连接该电路板14的一上压力薄膜（图未标示）及电性连接该电路板14并与该上压力薄膜垂直堆栈的一下压力薄膜（图未标示）。并且，该上压力薄膜及该下压力薄膜至少其中之一设置有该多个感测区240（如该上压力薄膜设置有该多个感测区240、该下压力薄膜设置有该多个感测区240或该上压力薄膜及该下压力薄膜均设置有该多个感测区240）。更进一步地，该上压力薄膜可受该外力挤压来产生形变并于与该下压力薄膜接触时触发该模拟信号。于本发明的另一实施例中，该压力感测薄膜24堆栈于该下薄膜22下方，该外力施加于该上薄膜20，并经由该上薄膜20及该下薄膜22传递至该压力感测薄膜24。

于本发明的另一实施例中，该薄膜式按键结构2还包括一阻隔薄膜260。该阻隔薄膜260铺设于该上薄膜20及该下薄膜22间，以阻隔该上薄膜20（包括该多个上接点200及该多个线路140a）与该下薄膜22（包括该多个下接点220及该多个线路140b）。具体而言，该阻隔薄膜260的设置可避免该上薄膜20及该下薄膜22的接点或导线因堆栈而直接导接，而于该薄膜式按键结构2未接受该外力时误触发该数字信号。

较佳地，该阻隔薄膜260由绝缘材质所制成，并包括分别对齐该多个上接点200及该多个下接点220的多个定位孔2600(于本实施例中，以四个该定位孔2600为例进行说明)。借此，当该薄膜式按键结构2被施加该外力时可产生形变，而使各该上接点200分别穿过正下方的各该定位孔2600来与对应的各该下接点220导接。

于本发明的另一实施例中，该薄膜式按键结构2还包括该基板262（如塑料硬板）。该基板262设置于该薄膜式按键结构2的最底层（如设置于该下薄膜22下方），以于该薄膜式按键结构2被施加该外力时支撑该薄膜式按键结构2的各层组件（如该压力感测薄膜24、该上薄膜20、该阻隔薄膜260及该下薄膜22。）。

于本发明的另一实施例中，该薄膜式按键结构2还包括多个按键模块28(于本实施例中，以四个该按键模块28为例进行说明)，该多个按键模块28设置于该薄膜式按键结构2最上方（于本实施例中，是设置于该压力感测薄膜24上方），用以直接接受该外力并向下挤压下层组件（于本实施例中，为该压力感测薄膜24），以使下层组件将该外力继续向下传递。本实施例中，各该按键模块28的设置位置是分别与下层的各组该感测区240、该上接点200该定位孔2600及该下接点220垂直对齐，借此可将所受的该外力垂直向下传递至各组件。

较佳地，该多个按键模块28可分别包括一键帽280及对应该键帽280设置的一弹性组件282（如橡胶帽或弹簧）。各该键帽280于被施加该外力时，可向下挤压对应的该弹性组件282以使该弹性组件282产生形变并经由接触将该外力传递至下层组件。

较佳地，该多个键帽280采用剪刀脚按键结构或导套（如十字轴导套）结构。

值得一提的是，虽于本实施例中，是以该薄膜式按键结构2以四组按键（即四个该键帽280、四个该弹性组件282、四个该感测区240、四个该上接点200、四个该定位孔2600及四个该下接点220）为例进行说明，但不应以此限定，本发明所述技术领域中具有通常知识者可依需求任意变更该薄膜式按键结构2所包括的按键数量（如该薄膜式按键结构2仅包括单一组按键，或包括104组按键）。

续请同时参阅图2、图3A、图3B及图3C。图3A为本发明第一具体实施例的薄膜式按键结构的第一动作示意图。图3B为本发明第一具体实施例的薄膜式按键结构的第二动作示意图。图3C为本发明第一具体实施例的薄膜式按键结构的第三动作示意图，用以说明本发明的该薄膜式按键结构2如何触发该数字信号及该模拟信号。

于本实施例中，是以该薄膜式按键结构2仅包括单一组按键（即单一该键帽280、单一该弹性组件282、单一该感测区240、单一该上接点200、单一该定位孔2600及单一该下接点220）为例进行说明。

并且，于本实施例中，该薄膜式按键结构2依据该压力感测薄膜24、该上薄膜20、该阻隔薄膜260、该下薄膜22及该基板262的顺序由上至下堆栈。

如图3A所示，于该使用者未按压该键帽280时，该键帽280是处于一复位位置。此时，由于该感测区240未被施加任何该外力，故该感测区240的该阻抗不会发生改变，而不会触发该模拟信号。并且，于此状态下，由于该阻隔薄膜260的阻隔，该上接点200不会与该下接点220导接，而该薄膜式按键结构2不会触发该数字信号。

如图3B所示，当该使用者对该键帽280施加该外力时，该键帽206向下挤压该弹性组件282、该压力感测薄膜24及该上薄膜20，而使该弹性组件282、该压力感测薄膜24及该上薄膜20产生形变并使该上接点200朝该下接点220接近。此时，由于该感测区240已被施加该外力，该感测区240的该阻抗发生改变，而可触发对应当前的该外力的该模拟信号。并且，如图3B所示，由于该上接点200仍未与该下接点220导接，故此时该薄膜式按键结构2不会触发该数字信号。

如图3C所示，当该使用者持续增加该外力时，该键帽206向下移动至一触发位置，并挤压该弹性组件282、该压力感测薄膜24及该上薄膜20，而使该弹性组件282、该压力感测薄膜24及该上薄膜20产生形变，并使该上接点200穿过该定位孔2600导接该下接点220。此时，由于该感测区240被施加更大的该外力，因此该感测区240的该阻抗再次发生改变，而触发对应当前的该外力的该模拟信号(即，不同于图3B中的该模拟信号)。并且，如图3C所示，由于该上接点200与该下接点220直接导接，故此时该薄膜式按键结构2触发该数字信号。

本发明的薄膜式按键结构及薄膜式键盘可输出数字信号及对应用户按压按键的力量的模拟信号，而具有更佳的实用性。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种薄膜式按键结构，其特征在于，该薄膜式按键结构包括：

一下薄膜，包括一下接点；

一上薄膜，铺设于该下薄膜上方，受一外力挤压来产生形变并朝该下接点接近，并且该上薄膜包括一上接点，该上接点与该下接点导接时该上接点触发一数字信号；

一阻隔薄膜，由绝缘材质所制成，铺设于该上薄膜及该下薄膜之间，该阻隔薄膜包括对齐该上接点及该下接点的一定位孔，该上接点穿过该定位孔而与该下接点导接；

一压力感测薄膜，堆栈于该上薄膜上方或该下薄膜下方，该压力感测薄膜包括一下压力薄膜及与该下压力薄膜垂直堆栈的一上压力薄膜，该上压力薄膜及该下压力薄膜至少其中之一设置有一感测区，该上压力薄膜用以受该外力挤压来产生形变来于与该下压力薄膜接触，使该感测区依据该外力的大小改变一阻抗，并触发对应该阻抗的一模拟信号；及

一按键模块，设置于该压力感测薄膜，该阻隔薄膜，该上薄膜及该下薄膜上方，包括一键帽及置于该键帽下方的一弹性组件，该键帽于被施加该外力时，向下挤压该弹性组件以使该弹性组件产生形变并经由接触将该外力向下传递；

其中该感测区、该定位孔、该上接点及该下接点是垂直对齐的。

2.根据权利要求1所述的薄膜式按键结构，其特征在于，该压力感测薄膜堆栈于该上薄膜上方，接受该外力并向下传递至该上薄膜。

3.根据权利要求2所述的薄膜式按键结构，其特征在于，还包括一基板，设置于该下薄膜下方以支撑该压力感测薄膜、该上薄膜、该阻隔薄膜及该下薄膜。

4.根据权利要求3所述的薄膜式按键结构，其特征在于，该上薄膜及该下薄膜是软性印刷电路板。

5.根据权利要求4所述的薄膜式按键结构，其特征在于，该感测区由高分子材料所制成。

6.一种薄膜式键盘，其特征在于，该薄膜式键盘包括：

一连接模块，用以连接一外部计算机；

一如权利要求1所述的薄膜式按键结构；

一电路板，电性连接该连接模块、该压力感测薄膜、该上薄膜及该下薄膜；及

一微控制器，电性连接于该电路板，并经由该电路板电性连接该连接模块、该压力感测薄膜、该上薄膜及该下薄膜，该微控制器经由该连接模块传送该薄膜式按键结构所触发的该数字信号及该模拟信号至该外部计算机。

7.根据权利要求6所述的薄膜式键盘，其特征在于，该微控制器依据一单输出模式信号传送该数字信号或该模拟信号至该外部计算机，或依据一双输出模式信号同时传送该数字信号及该模拟信号至该外部计算机。

8.根据权利要求7所述的薄膜式键盘，其特征在于，还包括一模式切换开关，电性连接于该电路板，并经由该电路板电性连接该微控制器，接受一模式切换操作并依据该模式切换操作发送该单输出模式信号或该双输出模式信号至该微控制器。

9.根据权利要求7所述的薄膜式键盘，其特征在于，该微控制器经由该连接模块自该外部计算机接收该单输出模式信号或该双输出模式信号。

10.根据权利要求9所述的薄膜式键盘，其特征在于，还包括一发光组件，电性连接于该电路板，并经由该电路板电性连接该微控制器，以受该微控制器控制而于该微控制器自该薄膜式按键结构收到被触发的该数字信号或该模拟信号时发光。