CN106330163B - 电容感应式按键结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容感应式按键结构，包括：至少一按键，包括一键体及一连接于该键体的连接壁，该连接壁可通过该键体的抵压而产生形变，使该键***移；一固定垫，其连接于该连接壁，该固定垫对应该键体处设有一通孔，其穿透该固定垫；一基板，连接于该固定垫的一侧，该基板对应该通孔处设有一电路单元及一感应层，该感应层耦接于该电路单元；及一导电部，设于该键体的底部和该基板之间，并对应于该感应层上方，当该键体受压位移并带动该导电部移动，且和该感应层间隔一预定距离时，该导电部和该感应层之间产生静电变化，使该电路单元发出一电讯，用以驱动一电子设备的功能。

Description

电容感应式按键结构

技术领域

本发明关于一种按键，特别是指一种利用静电变化的电容式感应，并提供有触压回馈感的电容式感应按键结构。

背景技术

按，任何机具设备或电子产品的启动运作都须通过按键控制，通过按键按压方能导通电路驱动所连接的机具或电子产品，进而控制该机具或电子产品的功能。

传统按键多为机械式，其包括一帽盖、一键部及一电路板，电路板设于键部下方，而帽盖套设于键部上，该键部内部设有弹性元件及感应元件，该电路板上对应键部处设有金属层，一旦键部被按压，则弹性元件受压变形使键部下移，并连动感应元件直接接触电路板上的金属层，使键部和电路板电性连接导通，电路板依据键部所驱动的电路产生对应的电讯，进而启动或控制机具或电子产品，其中键部的位移提供手指触压时的按压回馈感觉。然而，传统机械式按键的键部本身和电路板或键盘壳体的表面相互间隔，外界水气会从间隔处渗入键部内部及电路板上，容易造成电路板上的金属层氧化受损，而影响和键部接触端子的电性接触，甚致失效。此外，传统机接式按键的帽盖为硬质材料所制，容易脆化损坏。惟随着触控技术发展，触控萤幕亦可作为触控键盘使用。众所皆知，触控键盘的触控面为一平坦面板，其虽可避免水气进入面板内部，且可由触碰达到电讯传输，但现今触控按键并无法提供按键键部实际的触控的段落感回馈，故是否正确触碰到所需的按键即无从得知，且由于各按键键部的间并不具实体间隔，非常容易触碰到周围的按键，而造成错误的操控；虽然触控面板的按键可配合设置震动元件，以提供触控后的震动反馈，但震动元件的建置大幅增加制造成本，也无法解决是否正确触控到所需按键的问题及不具实体间隔的误触问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的一目的在提供一种利用感应的静电变化，达到驱动电路而控制应用端设备的电容感应式按键结构，并于电路基板上涂布原料，以保护及避免电路基板线路及感应层的氧化。

本发明的另一目的在提供一种电容感应式按键结构，其可于触压按键时提供触压反馈感，且按键可维持直上直下、角度一致的位移。

为达到前述目的，本发明电容感应式按键结构包括至少一按键，其包括一键体及一连接于该键体的连接壁。连接壁可通过该键体的抵压而产生形变，使该键***移。一固定垫连接于该连接壁，该固定垫对应该键体处设有一通孔，其穿透该固定垫。一基板连接于该固定垫的一侧，该基板对应该通孔处设有一电路单元及一感应层，该感应层耦接于该电路单元。一导电部设于该键体的底部和该基板之间，并对应于该感应层上方，当该键体受压位移并带动该导电部移动，且和该感应层间隔一预定距离时，该导电部和该感应层的间产生静电变化，使该电路单元发出一电讯，用以驱动一电子设备。

依据本发明的一具体实施，该基板上涂布有一绝缘漆层，其至少覆盖于该感应层上。

依据本发明的一具体实施，该键体的连接壁围绕形成一容置空间，该按键更包括一支撑元件，其设于该容置空间内，并包括一本体、一延伸自该本体的圆锥形壁、一形成于该圆锥形壁内的缓冲空间、及一形成于该圆锥形壁的一端部的垫片，该垫片贴设于该基板上，该本体的顶面抵靠于该键体的底部，该本体的底面设有该导电部，其位于该缓冲空间内。

依据本发明的一具体实施，该键体的连接壁的高度等于或大于该圆锥形壁的高度，使该支撑元件受该键体压抵时，该圆锥形壁受力产生形变而造成该本体朝该基板方向位移。

依据本发明的一具体实施，该键体的底部更形成有一定位槽，该支撑元件的本体的一端部嵌入固定于该定位槽内，该圆锥形壁自该本体朝该基板方向扩径延伸。

依据本发明的一具体实施，该固定垫的底面齐平于该圆锥形壁的垫片的底面。

依据本发明的另一具体实施，该电容感应式按键结构更包括至少一发光元件，其电性连接于该基板上，并位于该支撑元件的缓冲空间内，该发光元件的光源能通过该键体显示于外。

依据本发明的另一具体实施，该支撑元件的本体的底部更形成有一凹槽，其对应于该发光元件设置，并可于该本***移时罩盖该发光元件于该凹槽内。

依据本发明的一具体实施，该导电部和该感应层间隔的该预定距离小于0.5毫米。

依据本发明的另一具体实施，该键体的至少相对二侧面分别设有一平台，其自该键体的该侧面的相对角隅向外延伸凸出形成一弧面，用以防止该键体受压造成角度变化不一的位移。

依据本发明的另一具体实施，该键体的底部的周围设有至少一限位片，其具有一厚度小于该导电部的厚度，当该键体的边部被持续按压时，该限位片抵靠于该基板上，使该键体不会因过度按压而造成过度形变。

本发明电容感应式按键结构利用导电硅胶的导电部和基板的感应层间的静电改变，使键体不需直接接触基板即可驱动电路单元产生电讯，且基板上涂布有绝缘漆层，可避免感应层及电路单元氧化及受损。此外，支撑元件的圆锥形壁的设置，提供按键于其顶部任一处按压时，皆能维持键体直上直下的移动，不致产生角度不一的位移，是以，本发电容感应式按键结构有效解决传统按键的导电元件必须直接接触电路板导电，无法涂布防焊漆，易损坏表面电路的缺点，且改善传统触控按键无法提供按压回馈感的问题，更不会因按键不同角度位移造成按压不确实的问题。

附图说明

图1为本发明电容感应式按键结构的立体分解示意图。

图2为本发明电容感应式按键结构的仰视角度的部分立体示意图。

图3为图1的立体组合图。

图4为本发明的按键的仰视角度的立体示意图。

图5为本发明的按键的剖面示意图。

图6为图5的按键的剖面作动示意图。

图7为本发明电容感应式按键结构的另一实施例的立体示意图。

图8为图7的按键的仰视立体示意图。

图9为图8的平面示意图。

图10为图9的10-10线段的剖面示意图。

图11为图9的11-11线段的剖面示意图。

图12为本发明电容感应式按键结构的一具体实施示意图。

附图标记说明：

电容感应式按键结构　　1；

按键　　　　　　　　　2；

容置空间　　　　　　　20；

键体　　　　　　　　　21；

定位槽　　　　　　　　211；

固定孔　　　　　　　　212；

连接壁　　　　　　　　22；

固定垫　　　　　　　　23；

通孔　　　　　　　　　230；

平台　　　　　　　　　24；

弧面　　　　　　　　　241；

限位片　　　　　　　　242；

定位柱　　　　　　　　25；

支撑元件　　　　　　　3；

导电部　　　　　　　　30；

本体　　　　　　　　　31；

凹槽　　　　　　　　　310；

圆锥形壁　　　　　　　32；

缓冲空间　　　　　　　320；

垫片　　　　　　　　　33；

绝缘漆层　　　　　　　4；

基板　　　　　　　　　5；

感应层　　　　　　　　51；

电路单元　　　　　　　52；

定位通道　　　　　　　53；

发光元件　　　　　　　6；

面板　　　　　　　　　7；

预定距离　　　　　　　d。

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。

请参阅图1至图6为本发明电容感应式按键结构的最佳具体实施，本发明电容感应式按键结构1可经由触压下移而驱动一电子设备或机具(未图示)的功能，该电容感应式按键结构1包括至少一按键2、一支撑元件3、一固定垫23及一基板5。于此实施例中，电容感应式按键结构1包括多个按键2，其分别用以控制及执行该电子设备的不同功能。每一按键2包括一键体21及一连接于键体21的连接壁22，连接壁22一体连接于一固定垫23上，且连接壁22围绕形成一容置空间20，键体21为一矩形状。固定垫23对应键体21处设有一通孔(如图2所示)，其穿透固定垫23的一表面。于此实施例中，多个按键2的固定垫23相互连接一体，使该些固定垫23形成一体成型的整面片体状，该片体状的固定垫23平贴固定于基板5上(如图3所示)。基板5对应通孔处设有一电路单元52及一感应层51(如图1所示)，该感应层51耦接于电路单元52并对应导电部30设置。电路单元52包括若干集成电路，其预先设定有对应每一按键2功能的电路布局。

键体21及连接壁22为橡胶材质所制，且键体21为实心状并具有一厚度，键体21的底部的中央处更形成有一定位槽211，其连通于容置空间20内。容置空间20被连接壁22围绕，使外界水气无法进入按键2内。特别说明的是，键体21的容置空间20更装设有该支撑元件3，其可用于支撑键体21，进言之，键体21的连接壁22是用于连接键体21及固定垫23，而键体21的支撑主要是依靠支撑元件3而非连接壁22。支撑元件3包括一本体31、一延伸自本体31的圆锥形壁32、一形成于圆锥形壁32内的缓冲空间320、及一形成于圆锥形壁32的底端部的垫片33，垫片33延伸出圆锥形壁32，用以贴设于基板5上，使支撑元件3能够于基板5上形成较大的接触面积，以利固定之用，其中垫片33的底面齐平于固定垫23的底面。本体31的顶部嵌入固定于键体21的定位槽211内，通过键体21固定支撑元件3于基板5上；由于本体31嵌抵于键体21的底部的中央，因此键体21顶面任一处的受力可以平均地传递于本体31。此外，本体31的底面设有一导电部30，其位于缓冲空间320内，其中导电部30为一环形片体，且为导电硅胶所制。特别的是，圆锥形壁32自本体31朝基板5方向扩径延伸形成，键体21的连接壁22的高度等于或大于圆锥形壁32的高度，以提供足够空间装设支撑元件3，且连接壁22向外倾斜地延伸至固定垫23，该倾斜构形有利于连接壁22受压形变(详如后述)的结构不受影响，以延长连接壁22的寿命。

于一具体实施中，基板5对应通孔230处电性连接有二发光元件6，其可为发光二极体。于此实施中，发光元件6的***环绕有一环形感应层51，其对应于支撑元件3的本体31底部的环形导电部30。本体31的底部更形成有一凹槽310，其围绕有该环形导电部30，凹槽310可于本体31位移时罩盖发光元件6于凹槽310内。当本体31被键体21抵压下移，凹槽310罩盖于发光元件6外，如此可减少整体支撑元件3为闪避发光元件6所产生的厚度所需。于此实施中，支撑元件3、键体21及连接壁22为可透光，使发光元件6发出的光源可显示并散透于键体21，以供外部识别。发光元件6可设定于基板5通电时即发光，或可于按键按压至电路单元52产生电讯时发光。

导电部30的底面和感应层51于本体31未受抵压前，二者互相间隔至少大于1.5毫米，其间距取决于支撑元件3的结构高度。特别说明的是，基板5上涂布有一绝缘漆层4，其完整地覆盖于感应层51及电路单元52上，绝缘漆层4具有绝缘特性，其涂布于金属感应层51上可防止其氧化，避免感应层51氧化而影响导电的功效。此外，绝缘漆层4的涂布更具有保护基板5及感应层51的作用，让外物无法直接接触基板5的表面。

借由前述构造，本发明电容感应式按键结构1使用时，以手指触压键体21的顶部，键体21受力导致连接壁22产生弯曲形变，而使键体21下移，同时压抵支撑元件3的本体31，圆锥形壁32受力产生形变，造成本体31下移，此时，环形导电部30和基板5的感应层51的间隔距离改变，当该间隔达到一预定距离d(如图6所示)，即小于0.5毫米，则导电部30和感应层51的间电容产生变化，静电场改变，使基板5的电路单元52发出一电讯并传送到所控制的电子设备，进而驱动执行该电子设备的功能。换言之，当导电部30和感应层51间小于0.5毫米的预定距离d内，按键2随即触发电路单元52发出电讯。

由前述说明可知，本发明电容感应式按键结构1利用支撑元件3的圆锥形壁32作为受力形变的主要构造，圆锥形壁32的圆形周面由于各部位弧度一致，于受力时可产生均匀的形变，进而确保键体21得以直上直下作动，避免造成边角倾斜不一的按压回馈。

请参阅图7至图12为本发明电容感应式按键结构1的第二实施例，本实施例与前一实施例的最大区别在于不具有该支撑元件3，其他相同于前一实施例的构造则不再覆述。本实施例的电容感应式按键结构1包括按键2、固定垫23、导电部30、基板5及平台24，其中键体21的连接壁22一体成型于键体21的底部，且自键体21的底部的周围向外倾斜地延伸至通孔230，并一体连接于固定垫23，换言的，连接壁22围绕于键体21的底部设置。此外，第二实施例的导电部30的设置不同于第一实施例，具体而言，键体21相应基板5的一侧面设有导电部30，其由多个导电硅胶片体间隔形成，感应层51对应导电部30设置。

续请参阅图7至图11，本实施例的按键2的构型具有其特定功能，具体而言，键体21为一矩形状，且其相对二侧面分别设有一平台24，其自键体21的该侧面的中间偏低位置向外延伸，且由该侧面的相对角隅形成一弧面241，用以使矩形的键体21的四边相连的四个角隅的角度增大，并强化键体21的边侧结构，防止键体21的顶部经按压造成键体21非一致性角度变化的位移；换言之，若单纯矩形键体21不具有平台24构造，则键体21的角隅被抵压后易使键体21呈现角度倾斜不一的下移，而造成按键2的按压回馈不确实；相较之下，平台24的边侧结构可于键体21受压时，将受力传送至平台24，而避免按键2产生角度变化的位移，进而提供手部确实的按压回馈感觉。此外，键体21的底部的四周分别设有一限位片242，其具有一厚度小于导电部30的厚度，限位片242位于导电部30和连接壁22之间。当键体21的边部被持续按压时，限位片242抵靠于基板5上，使键体21不会因过度按压而造成过度形变，亦可保护导电部30不会遭受过压而损坏。

请参阅图8及图10，键体21的底部的相对二侧分别设有一固定孔212，其位于相互间隔的导电部30之间，其内插设有一定位柱25，该定位柱25延伸出键体21的底部。基板5对应每一定位柱25设有一定位通道53，定位柱25于键体21未经抵压时，嵌入定位通道53的一部分，用以提供键体21和基板5的进一步定位，当键体21受压位移时，定位柱25会移动于定位通道53内，达到定位的功效，同时可传递键体21受压的受力至基板5，并维持键体21直上直下的作动。

第二实施例的电容感应式按键结构1使用时，同样以手指触压键体21的顶部，键体21的受力传送到平台24至连接壁22，导致连接壁22产生形变，而带动键体21下移，此时，若干片体组成的导电部30和基板5的感应层51间的距离改变，当该间隔达到一预定距离d(如图7所示)，即小于0.5毫米，则导电部30和感应层51之间电容产生变化，静电场改变，使基板5的电路单元52发出一电讯并传送到所控制的电子设备，进而驱动执行该电子设备的功能，前述键体21二侧面的平台24用以使连接壁22四边相连的四个角的角度增大，防止键体21受压的的角度形变不一，内部限位片242防止键体受压的角度形变及定位柱提供进一步的定位功能定位柱25提供进一步的定位功能及键体21受按压时借此定位柱使键体2可直上直下的作动。

另请参阅图12，本发明电容感应式按键结构1的固定垫23外可罩盖有一面板7，以进一步保护基板5。

综上所述，本发明电容感应式按键结构1利用导电硅胶的导电部30和基板5的感应层51间的静电改变，使键体21不需直接接触基板5即可驱动电路单元52产生电讯，且基板5上涂布有绝缘漆层4，可避免感应层51及电路单元52氧化及受损。此外，支撑元件3的圆锥形壁32的设置，提供按键2于其顶部任一处按压时，皆能维持键体21直上直下的移动，不致产生角度不一的位移，是以，本发明电容感应式按键结构1有效解决传统按键的导电元件必须直接接触电路板导电，无法涂布防焊漆，易损坏表面电路的缺点，且改善传统触控按键无法提供按压回馈感的问题，更不会因按键不同角度位移造成按压不确实的问题。

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 (11)

1.一种电容感应式按键结构，其特征在于，包括：

至少一按键，包括一键体及一连接于该键体的连接壁，该连接壁可通过该键体的抵压而产生形变，使该键***移；

一固定垫，其连接于该连接壁，该固定垫对应该键体处设有一通孔，其穿透该固定垫；

一基板，连接于该固定垫的一侧，该基板对应该通孔处设有一电路单元及一感应层，该感应层耦接于该电路单元；及

一导电部，设于该键体的底部和该基板之间，并对应于该感应层上方，当该键体受压位移并带动该导电部移动，且和该感应层间隔一预定距离时，该导电部和该感应层之间产生静电变化，使该电路单元发出一电讯，用以驱动一电子设备。

2.如权利要求1所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该基板上涂布有一绝缘漆层，其至少覆盖于该感应层上。

3.如权利要求1所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该键体的连接壁围绕形成一容置空间，该按键更包括一支撑元件，其设于该容置空间内，并包括一本体、一延伸自该本体的圆锥形壁、一形成于该圆锥形壁内的缓冲空间、及一形成于该圆锥形壁的一端部的垫片，该垫片贴设于该基板上，该本体的顶面抵靠于该键体的底部，该本体的底面设有该导电部，其位于该缓冲空间内。

4.如权利要求3所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该键体的连接壁的高度等于或大于该圆锥形壁的高度，使该支撑元件受该键体压抵时，该圆锥形壁受力产生形变而造成该本体朝该基板方向位移。

5.如权利要求3所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该键体的底部更形成有一定位槽，该支撑元件的本体的一端部嵌入固定于该定位槽内，该圆锥形壁自该本体朝该基板方向扩径延伸。

6.如权利要求3所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该固定垫的底面齐平于该圆锥形壁的垫片的底面。

7.如权利要求3所述的电容感应式按键结构，其特征在于，还包括至少一发光元件，其电性连接于该基板上，并位于该支撑元件的缓冲空间内，该发光元件的光源能通过该键体及该支撑元件显示于外。

8.如权利要求7所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该支撑元件的本体的底部更形成有一凹槽，其对应于该发光元件设置，并可于该本***移时罩盖该发光元件于该凹槽内。

9.如权利要求1所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该导电部和该感应层间隔的该预定距离小于0.5毫米。

10.如权利要求1所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该键体的至少相对二侧面分别设有一平台，其自该键体的该侧面的相对角隅向外延伸凸出形成一弧面，用以防止该键体受压造成角度变化不一的位移。

11.如权利要求1所述的电容感应式按键结构，其特征在于，该键体的底部的周围设有至少一限位片，其具有一厚度小于该导电部的厚度，当该键体的边部被持续按压时，该限位片抵靠于该基板上，使该键体不会因过度按压而造成过度形变。