CN108461340A - 键盘模块及使用此键盘模块的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种键盘模块及使用此键盘模块的电子装置。键盘模块包括壳体、按键、微型泵及致动元件。壳体具有开口，按键设置于壳体内。按键包括：开关薄膜、键盖、弹性变形元件及剪刀脚单元。开关薄膜具有键开关，键盖配置于开关薄膜上方，而弹性变形元件设置于开关薄膜及键盖之间且受压会变形以触发键开关。剪刀脚单元设置于键盖及开关薄膜之间以支撑键盖。位于键盖下方的微型泵腔室包括第一腔室及与第一腔室连通的第二腔室，设置于第一腔室与第二腔室之间的单向阀，以及致动元件，其中致动元件用于使按键内缩于开口中或突出于开口之外。

Description

键盘模块及使用此键盘模块的电子装置

技术领域

本发明涉及一种键盘模块及电子装置，尤其涉及一种按键可内缩的键盘模块及使用此键盘模块的电子装置。

背景技术

现有的按键内常设置有弹性变形元件，例如橡胶垫圈(Rubber Dome)等，以作为按键被按压后，用以使键帽复位的弹力来源。

然而，现有的弹性变形元件具有特定的高度，所以在按键被按压之后键帽会恢复到固定的高度。但由于现今笔记本电脑的变形方式甚多，尤其是显示屏幕可以相较于键盘模块翻转大于180度的笔记本电脑，或是平板电脑与其周边装置如键盘模块的组合，当键盘模块的键盘面被翻转至背向显示屏幕(或平板电脑)而使用时，凸出的按键因为会直接接触到摆置平面，因此有可能因为自重的压力施加而触发按键。

发明内容

本发明提供一种键盘模块及使用此键盘模块的电子装置。

本发明的一种键盘模块，包括壳体、多个按键、微型泵腔室以及致动元件，其中壳体具有多个开口，而按键设置于壳体内，且按键适于自开口中凸出，其中每一个按键包括：开关薄膜、键盖、弹性变形元件以及剪刀脚单元。开关薄膜具有键开关，键盖配置于开关薄膜上方，而弹性变形元件设置于开关薄膜以及键盖之间，且弹性变形元件适于受键盖施压而变形以触发键开关。剪刀脚单元设置于键盖及开关薄膜之间，用于支撑键盖。设置于壳体内并位于键盖下方的微型泵腔室包括第一腔室以及第二腔室，其中第二腔室设置于第一腔室的下方，且第二腔室适于与第一腔室连通；单向阀，设置于第一腔室与第二腔室之间，以使第一腔室及第二腔室中的气体从其中一个单向地进入另一个内；以及连接于微型泵腔室的致动元件，致动元件适于改变微型泵腔室内的气体体积以带动按键内缩于开口中或突出于开口之外。

在本发明的一实施例中，弹性变形元件为橡胶垫圈。

在本发明的一实施例中，致动元件为压电元件。

在本发明的一实施例中，压电元件设置于第二腔室的底壁。

在本发明的一实施例中，第二腔室通过薄膜隔成上半部及下半部，而压电元件贴合于薄膜设置。

在本发明的一实施例中，致动元件为抽气泵或进气泵。

在本发明的一实施例中，弹性变形元件具有第一腔室。

在本发明的一实施例中，键盘模块还包括流道，流道设置于第一腔室以及第二腔室之间，并与第一腔室连通，且第二腔室通过单向阀与流道隔绝。

在本发明的一实施例中，每一个第一腔室对应连通于流道的一个进气口及一个排气口。

在本发明的一实施例中，键盘模块还包括多个通气管，且通气管设置于第一腔室与第二腔室之间。

一种电子装置，包括显示屏幕以及前述的键盘模块，其中键盘模块与显示屏幕枢接，且显示屏幕适于相对键盘模块翻转。

在本发明的一实施例中，当键盘模块的多个按键背向显示屏幕时，按键内缩于开口中。

在本发明的一实施例中，电子装置还包括设置于第一腔室及第二腔室之间的锁定元件，锁定元件并与电子装置的中央控制单元电性连接，并受中央控制单元控制以锁定按键内缩于开口的状态。

在本发明的一实施例中，锁定元件为适于阻绝第一腔室及第二腔室连通的隔板。

基于上述，本发明的键盘模块通过微型泵腔室与按键的连通以及致动元件的作动而使得按键可以内缩于机壳的开口内，因此使用此键盘模块的电子装置可以在按键内缩于机壳的开口内的情况下安置于平面上，防止当键盘模块的键盘面置于平面上时按键受压而触发功能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所示附图作详细说明如下。

附图说明

图1为电子装置的示意图。

图2A为图1的电子装置的键盘模块的第一实施例的单个按键与微型泵腔室及致动元件的示意图。

图2B为图2A的致动元件作动时的示意图。

图3A为电子装置一般使用状态下的示意图。

图3B为电子装置的键盘面摆置于放置平面上的示意图。

图4A至图4C为第二实施例的微型泵腔室及致动元件的示意图。

图5为第三实施例的按键与微型泵腔室及致动元件的示意图。

图6为键盘装置使用三组微型泵腔室的示意图。

图7为第四实施例的按键与微型泵腔室及致动元件的示意图。

附图标记说明：

100：电子装置；

110：显示屏幕；

110a：显示面；

120：键盘模块；

120a：键盘面；

122：壳体；

122a：开口；

124：按键；

1241：开关薄膜；

1242：键盖；

1242a：顶表面；

1243：弹性变形元件；

1244：剪刀脚单元；

1245：键开关；

1246：单向阀；

126：微型泵腔室；

126a：第一腔室；

126b：第二腔室；

127：底壁；

128：致动元件；

130：锁定元件；

131：薄膜；

132：管；

133：流道；

A、B、C：区域；

G：平面；

I：进气口；

O：排气口。

具体实施方式

[第一实施例]

图1为电子装置的示意图，而图2A为图1的电子装置的键盘模块的第一实施例的单个按键与微型泵腔室及致动元件的示意图。请同时参考图1及图2A，本实施例的电子装置100包括显示屏幕110以及键盘模块120，其中键盘模块120与显示屏幕110枢接，且显示屏幕110适于相对键盘模块120翻转，而使得键盘模块120的键盘面120a背向显示屏幕110。

承上述，键盘模块120包括壳体122、多个按键124、微型泵腔室126以及致动元件128，其中壳体122具有多个开口122a，而按键124设置于壳体122内，且按键124在一般状态是自开口122a中凸出的。每一个按键124包括：开关薄膜1241、键盖1242、弹性变形元件1243以及剪刀脚单元1244。开关薄膜1241具有键开关1245，键盖1242配置于开关薄膜1241上方，而弹性变形元件1243设置于开关薄膜1241以及键盖1242之间，且弹性变形元件1243适于受键盖1242施压而变形以触发键开关1245。剪刀脚单元1244设置于键盖1242及开关薄膜1241之间，用于支撑键盖1242。设置于壳体122内并位于键盖1242下方的微型泵腔室126包括第一腔室126a以及第二腔室126b，其中第二腔室126b设置于第一腔室126a的下方，且第二腔室126b适于与第一腔室126a连通；单向阀1246，设置于第一腔室126a与第二腔室126b之间，以使第一腔室126a及第二腔室126b中的气体从其中一个单向地进入另一个内；以及连接于微型泵腔室126的致动元件128，致动元件128适于改变微型泵腔室126内的气体体积以带动按键124内缩于开口122a中或突出于开口122a之外。

详细而言，前述的弹性变形元件1243为橡胶垫圈(rubber dome)，而致动元件128为压电元件，且压电元件设置于第二腔室126b的底壁127。此外，弹性变形元件1243具有前述的第一腔室126a，且通过致动元件128的挤压而微型泵腔室126内的气体是可从第一腔室126a通过单向阀1246及第二腔室126b而排出于外。

在一般的收纳状态下，显示屏幕110相对键盘模块120闭合，且显示屏幕110的显示面110a朝向键盘模块120的键盘面120a，而键盘模块120的按键124可突出于开口122a之外。

而在电子装置100通常的使用状态下(如图3A示)，显示屏幕110相对键盘模块120打开，此时显示屏幕110的显示面110a仍朝向键盘模块120的键盘面120a，且键盘模块120的按键124仍是突出于开口122a之外，而使用者可通过按压按键124，于键盖1242上施加力并进而压缩弹性变形元件1243促使弹性变形元件1243变形，且在此同时受按压的键盖1242同时会带动剪刀脚单元1244变形，而弹性变形元件1243压缩变形后适于触发键开关1245。

特别的是，当将键盘模块120的多个按键124背向显示屏幕110时，即，使显示屏幕110相对键盘模块120翻转超过180度而使得键盘模块120的键盘面120a背向显示面110a时，例如是需要观看显示屏幕110而又不欲使键盘模块120位在显示屏幕110前方影响视觉的状况下，因此将键盘模块120翻转至显示屏幕110的后方，而键盘模块120的键盘面120a朝向放置平面G(例如桌面)摆置(如图3B示)。此时，为了避免电子装置100的自重施加于键盖1242上促使弹性变形元件1243变形而触发键开关1245，因此需要使按键124(标示于图1)内缩于开口122a(标示于图1)中。

在本实施例中，是通过致动元件128以及微型泵腔室126的相互作用以使得按键124内缩于开口122a中。

请参考图2B，本实施例中选用压电元件作为致动元件128，其中压电元件设置在微型泵腔室126的下表面(即底壁127)，且通过对压电元件施加信号而让压电元件有不断地上下作动进而挤压微型泵腔室126，以通过改变微型泵腔室126内的气体体积(进而改变压力)而促使按键124内缩于开口122a内。详细而言，微型泵腔室126包含第一腔室126a以及第二腔室126b，其中弹性变形元件1243具有该第一腔室126a，而第二腔室126b位在第一腔室126a的下方，并与第一腔室126a连通，且第一腔室126a以及第二腔室126b之间通过设置的单向阀1246而使第一腔室126a内的气体单向地进入第二腔室126b，但第二腔室126b内的气体并不会回流至第一腔室126a内。此外，自第一腔室126a单向地进入第二腔室126b内的气体受到致动元件128的作动而再排出第二腔室126b之外，但是外部的气体并无法立即性地使气体通过单向阀1246进入第二腔室126b或还甚至进入第一腔室126a。因此，在致动元件128作动使得微型泵腔室126中的气体排出于微型泵腔室126之外后，第一腔室126a及第二腔室126b内的气体体积较之前少，因此压力小于外部的大气压力，促使具有第一腔室126a的弹性变形元件1243皱缩，而键盖1242随着弹性变形元件1243的皱缩而将重量压在剪刀脚单元1244之上，促使剪刀脚单元1244变形而键盖1242向下移动，进而按键124内缩于壳体122的开口122a之内。此处的按键124内缩于壳体122的开口122a之内是指键盖1242的顶表面1242a可与壳体122的表面(即键盘面120a)齐平，或低于壳体122的表面(键盘面120a)，而并未突出于壳体122的表面(键盘面120a)。

如前所述，由于电子装置100是以键盘模块120的键盘面120a朝向摆置平面G放置，因此为了维持按键124内缩于开口122a的状态，电子装置100可还包括设置于第一腔室126a及第二腔室126b之间的锁定元件130。此锁定元件130可与电子装置100的中央控制单元(未示出)电性连接，并受中央控制单元控制。或者，锁定元件130也可以是经由机械方式控制。于本实施例中，锁定元件130为用于阻绝第一腔室126a及第二腔室126b连通的隔板。

进一步而言，经由电控方式或机械方式使锁定元件130将第一腔室126a与第二腔室126b之间彼此隔绝，使弹性变形元件1243保持皱缩的状态，因此可让按键124维持内缩于开口122a内。

当解除锁定元件130对第一腔室126a及第二腔室126b的隔绝状态后，微型泵腔室126内的气体体积可慢慢恢复，因此弹性变形元件1243也逐渐回复成原本的形状，因此按键124再次突出于开口122a之外。

[第二实施例]

本实施例与前述第一实施例大致相同，因此相同或相似的元件标号代表相同或相似的元件。图4A至图4C为第二实施例的按键与微型泵腔室及致动元件的示意图。请同时参考图4A至图4C，本实施例与前述实施例不同的是：第二腔室126b通过薄膜131隔成上半部及下半部，而作为致动元件128的压电元件贴合于薄膜设置。如图4A至图4C所示，压电元件是贴合在薄膜131的下方，但是在其他的可能实施方式中，压电元件也可以是贴合在薄膜131的上方，依照需求选用。

[第三实施例]

本实施例与前述实施例大致相同，因此相同或相似的元件标号代表相同或相似的元件。图5为第三实施例的按键与微型泵腔室及致动元件的示意图。请参考图5，本实施例与前述实施例不同的是：每一个按键124的第一腔室126a通过管132对应连通至两个微型泵腔室126的第二腔室126b，其中一个微型泵腔室126用于将第一腔室126a内的气体抽出，而另一个微型泵腔室126用于将气体打入第一腔室126a内。

此外，上述的两个微型泵腔室126中的其中一个用来将气体从第一腔室126a中抽出，而其中另一个用来将气体打入第一腔室126a中，因此将这两个成对的微型泵腔室126视为一组，而在键盘模块120中需要使用三组成对的微型泵腔室126，且依据这三组成对的微型泵腔室126将键盘装置划分为多个区域A、B、C，如图6示。

由于同一区域A、B或C的按键124的第一腔室126a内的气体是通过同一个微型泵腔室126来达到抽气或进气，因此仅使用压电元件作为致动元件128不仅需要很多的压电元件，因此造成成本昂贵且在电路设计上可能较为复杂。因此，在本实施例中，致动元件128可以选用抽气泵及进气泵，其中抽气泵与用以与将第一腔室126a的气体抽出的微型泵腔室126连通，而进气泵用以与将气体打入第一腔室126a的微型泵腔室126连通。

[第四实施例]

本实施例与前述第三实施例大致相同，因此相同或相似的元件标号代表相同或相似的元件。图7为第四实施例的按键124与微型泵腔室126及致动元件128的示意图。请参考图7，本实施例与前述实施例不同的是：前述用来连接第一腔室126a及第二腔室126b的管改用整合为一体的流道133来取代。对应一组微型泵腔室126可设置一个流道133，因此在本实施例中对应键盘模块120的三个区域A、B、C(标示于图6)而设置有三个流道133，且这三个流道133可以彼此组装在一起而整合为一体。流道133设置于第一腔室126a以及第二腔室126b之间，并与第一腔室126a连通，而第二腔室126b通过单向阀1246与流道133隔绝。

详细而言，每一个第一腔室126a对应连通流道133的一个进气口I及一个排气口O，其中流道133可被区分为进气区(未标示)以及排气区(未标示)，其中进气口I位于进气区而排气口O位于排气区，且流道133的进气区以及排气区并不互相连通。

因此，当抽气泵作动时，此时进气泵不作动，而通过流道133的排气区以及第二腔室126b将第一腔室126a的气体排出，而弹性变形元件1243皱缩，按键124内缩于开口122a(标示于图1)内。当欲使按键124突出于开口122a外，只需要使进气泵作动而抽气泵不作动，将气体打入第一腔室126a中使弹性变形元件1243恢复成原本的形状，按键124再次突出于开口122a外。

综上所述，本发明的键盘模块通过微型泵腔室与按键的连通以及致动元件的作动而使得按键可以内缩于机壳的开口内。因此增加了键盘模块的应用多元性。例如，可以将此键盘模块应用于如笔记本电脑的电子装置中，也可以将此键盘模块与平板电脑作组合，以使得平板电脑或笔记本电脑可以在按键内缩于机壳的开口内的情况下而将键盘面安置于平面上，防止因为电子装置的自重而对按键施压触发功能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种键盘模块，其特征在于，包括：

壳体，具有多个开口；

多个按键，设置于所述壳体内，并适于自所述开口中凸出，其中每一个所述按键包括：

开关薄膜，具有键开关；

键盖，配置于所述开关薄膜上方；

弹性变形元件，设置于所述开关薄膜以及所述键盖之间，适于受所述键盖施压而变形以触发所述键开关；

剪刀脚单元，设置于所述键盖及所述开关薄膜之间，用于支撑所述键盖；

微型泵腔室，设置于所述壳体内，并位于所述键盖下方，所述微型泵腔室包括：

第一腔室；

第二腔室，设置于所述第一腔室的下方，并适于与所述第一腔室连通；

单向阀，设置于所述第一腔室与所述第二腔室之间，以使所述第一腔室及所述第二腔室的其中之一的气体单向地流通进入所述第一腔室及所述第二腔室的其中另一内；以及

致动元件，连接于所述微型泵腔室，适于改变所述微型泵腔室内的气体体积以带动所述按键内缩于所述开口中或突出于所述开口之外。

2.根据权利要求1所述的键盘模块，其特征在于，所述弹性变形元件为橡胶垫圈。

3.根据权利要求1所述的键盘模块，其特征在于，所述致动元件为压电元件。

4.根据权利要求3所述的键盘模块，其特征在于，所述压电元件设置于所述第二腔室的底壁。

5.根据权利要求3所述的键盘模块，其特征在于，所述第二腔室通过薄膜隔成上半部及下半部，而所述压电元件贴合于所述薄膜设置。

6.根据权利要求1所述的键盘模块，其特征在于，所述致动元件为抽气泵或进气泵。

7.根据权利要求1所述的键盘模块，其特征在于，所述弹性变形元件具有所述第一腔室。

8.根据权利要求1所述的键盘模块，其特征在于，还包括流道，设置于所述第一腔室以及所述第二腔室之间，并与所述第一腔室连通，且所述第二腔室通过所述单向阀与所述流道隔绝。

9.根据权利要求8所述的键盘模块，其特征在于，每一个所述第一腔室对应连通所述流道的一个进气口及一个排气口。

10.根据权利要求1所述的键盘模块，其特征在于，还包括多个通气管，设置于所述第一腔室与所述第二腔室之间。

11.一种电子装置，其特征在于，包括：

显示屏幕；

键盘模块，与所述显示屏幕枢接，且所述显示屏幕适于相对所述键盘模块翻转，所述键盘模块包括：

壳体，具有多个开口；

多个按键，设置于所述壳体内，并适于自所述开口中凸出，其中每一个所述按键包括：

开关薄膜，具有键开关；

键盖，配置于所述开关薄膜上方；

弹性变形元件，设置于所述开关薄膜以及所述键盖之间，适于受所述键盖施压而变形以触发所述键开关；

剪刀脚单元，设置于所述键盖及所述开关薄膜之间，用于支撑所述键盖；

微型泵腔室，设置于所述壳体内，并位于所述键盖下方，所述微型泵腔室包括：

第一腔室；

第二腔室，设置于所述第一腔室的下方，并适于与所述第一腔室连通；

单向阀，设置于所述第一腔室与所述第二腔室之间，以使所述第一腔室及所述第二腔室的其中之一的气体单向地进入所述第一腔室及所述第二腔室的其中另一内；以及

致动元件，连接于所述微型泵腔室，适于改变所述微型泵腔室内的气体体积以带动所述按键内缩于所述开口中或突出于所述开口之外。

12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，当所述键盘模块的所述多个按键背向所述显示屏幕时，所述按键内缩于所述开口中。

13.根据权利要求12所述的电子装置，其特征在于，还包括锁定元件，设置于所述第一腔室及所述第二腔室之间，并与所述电子装置的中央控制单元电性连接，以受所述中央控制单元控制以锁定所述按键内缩于所述开口的状态。

14.根据权利要求13所述的电子装置，其特征在于，所述锁定元件为隔板，适于阻绝所述第一腔室及所述第二腔室连通。