TW201816817A - 按鍵結構 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種按鍵結構，包括底座、上蓋、可產生光束之發光元件、觸發件、陣列式感應元件以及控制單元。觸發件設置於底座以及上蓋之間，且具有反射部，而發光元件以及陣列式感應元件位於反射部之下方。當按鍵結構被觸壓時，觸發件相對於底座移動，發光元件所產生之光束被反射部反射而被陣列式感應元件接收。因應觸發件之移動，陣列式感應元件產生複數影像，而控制單元根據該複數影像而產生相對應之壓力感測訊號。

Description

按鍵結構

本發明係關於一種按鍵結構，尤其係有關於機械式按鍵結構。

常見的電腦週邊輸入裝置包括滑鼠、鍵盤以及軌跡球等，其中鍵盤可直接鍵入文字以及符號予電腦，因此相當受到使用者以及輸入裝置廠商之重視。其中，較為常見的是一種包含有剪刀式連接元件的鍵盤。

接下來說明包含有剪刀式連接元件的鍵盤中之按鍵結構之架構。請參閱圖1，其為習知按鍵結構之剖面側視示意圖。習知按鍵結構1包括按鍵帽11、剪刀式連接元件12、彈性橡膠體13、薄膜開關電路14以及底板15，且底板15用以承載第二按鍵帽11、剪刀式連接元件12、彈性橡膠體13以及薄膜開關電路14。其中剪刀式連接元件12係用以連接底板15與按鍵帽11。

薄膜開關電路14具有複數按鍵接點(未顯示於圖中)。該按 鍵接點於被觸發時輸出相對應之按鍵訊號。彈性橡膠體13設置於薄膜開關電路14上且一個彈性橡膠體13係對應於一個按鍵接點，當彈性橡膠體13被觸壓時，彈性橡膠體13發生形變且觸壓薄膜開關電路14中相對應之按鍵接點而產生按鍵訊號。

剪刀式連接元件12位於底板15以及按鍵帽11之間且分別連接二者。剪刀式連接元件12包括第一框架121以及第二框架122。第一框架121之第一端連接於按鍵帽11，而第一框架121之第二端則連接於底板15。彈性橡膠體13被剪刀式連接元件12環繞。此外，第一框架121包括第一按鍵帽軸柱1211以及第一底板軸柱1212。第一框架121係藉由第一按鍵帽軸柱1211而連接於按鍵帽11，且利用第一底板軸柱1212而連接於底板15。而第二框架122與第一框架121結合，且第二框架122之第一端連接於底板15，第二框架122之第二端則連接於按鍵帽11。其中，第二框架122包括第二按鍵帽軸柱1221以及第二底板軸柱1222。第二框架122係藉由其第二按鍵帽軸柱1221而連接於按鍵帽11，且利用第二底板軸柱1222而連接於底板15。

接下來說明習知按鍵結構1被使用者觸壓之運作情形。圖1中，當使用者觸壓按鍵帽11時，按鍵帽11受力而推抵剪刀式連接元件12使其運動，故按鍵帽11可相對於底板15往下移動且觸壓相對應的彈性橡膠體13。此時，彈性橡膠體13發生形變且觸壓薄膜開關電路14以觸發薄膜開關電路14之按鍵接點，使得薄膜開關電路14輸出相對應之按鍵訊號。而當使用者停止觸壓按鍵帽11時，按鍵帽11不再受力而停止觸壓彈性橡膠體13，使得彈性橡膠體13因應其彈性而恢復原狀，同時提供往上的彈性恢復力，按鍵帽11因此而被推回被觸壓之前的位置。

因應科技的進步，市面上推出一種機械式按鍵結構。請參閱 圖2，其為習知機械式按鍵結構之結構***示意圖。習知機械式按鍵結構2包括按鍵帽(未顯示於圖中)、底座21、上蓋22、推抵件23、連動件24、第一彈片25、第二彈片26以及電路板(未顯示於圖中)，上蓋22覆蓋底座21，且上蓋22具有上蓋開孔221，連動件24設置於底座21之中央處且可相對於底座21上下移動。第一彈片25設置於底座21上且接近於底座21之側壁，而第二彈片26設置於底座21上且位於連動件24與第一彈片25之間。推抵件23與連動件24而與其共同被設置於底座21上，推抵件23穿過上蓋開孔221而可與按鍵帽結合。其中，第一彈片25與第二彈片26分別電性連接於電路板。

圖2中，連動件24具有凸出部241，其由連動件24之側壁往第一彈片25之方向延伸而形成。另一方面，第一彈片25包括固定部251以及彈動部252，固定部251係被固定於底座21上，而彈動部252係由固定部251延伸而形成，彈動部252可與連動件24之凸出部241接觸而相對於固定部251移動。

當使用者觸壓按鍵帽時，按鍵帽往下推動推抵件23，使得與其連接的連動件24往下移動，此時，連動件24之凸出部241與彈動部252接觸且沿彈動部252往下移動。於連動件24因應使用者之觸壓力而快速移動之過程中，連動件24會快速地通過彈動部252且其凸出部241推抵彈動部252，使彈動部252相對於固定部251移動而撞擊第二彈片26，藉由第一彈片25與第二彈片26之接觸，電路板輸出相對應之按鍵訊號。於第一彈片25與第二彈片26接觸的同時，會發生聲響，以提供使用者確實已觸壓的回饋感。

由於機械式按鍵結構2於觸壓按鍵帽時會發出碰撞的聲響，其可給予回饋感，故機械式按鍵結構2受到某些使用者的喜愛。然而， 習知機械式按鍵結構2中，由於推抵件23與連動件24連接，故推抵件23必須設置有限制連動件24移動的限位結構，其將造成推抵件23與連動件24兩者的厚度無法縮小，使得機械式按鍵結構2之體積無法有效地縮小。

因此，需要一種可縮小體積之按鍵結構。

本發明之目的在於提供一種可縮小體積之按鍵結構。於一較佳實施例中，本發明提供一種按鍵結構，包括一底座、一上蓋、一發光元件、一觸發件以及一陣列式感應元件。該底座具有一底座開孔，該上蓋覆蓋於該底座，且該上蓋具有一上蓋開孔。該發光元件位於該底座之下方，用以輸出一光束，使該光束穿過該底座開孔。該觸發件設置於該底座以及該上蓋之間，用以被觸壓而相對於該底座移動，該觸發件具有一反射部，對應於該底座開孔，用以反射該光束。該陣列式感應元件設置於該底座之下方且對應於該底座開孔，用以依序接收被該反射部反射之該光束而產生複數影像；其中，該陣列式感應元件係由複數微型感應元件排列而形成。該控制單元電性連接於該陣列式感應元件，用以根據該複數影像而產生相對應之一壓力感測訊號。

簡言之，本發明按鍵結構係使用陣列式感應元件取代傳統的感應元件，其可提升影像之光學解析度，使控制單元得以進行精密的判斷而產生相對應的壓力感測訊號。採用光學觸發方式的另一優點在於，按鍵結構內有限的空間中可不需設置傳統的機械觸發結構，而可節省空間以縮小體積，以實現按鍵結構之輕薄化。

1、3、4‧‧‧按鍵結構

2‧‧‧機械式按鍵結構

11、21‧‧‧按鍵帽

12‧‧‧剪刀式連接元件

13‧‧‧彈性橡膠體

14‧‧‧薄膜開關電路

15、25‧‧‧底板

21、31、41、51‧‧‧底座

22、32、42、52‧‧‧上蓋

23‧‧‧推抵件

24‧‧‧連動件

25‧‧‧第一彈片

26‧‧‧第二彈片

33、43、53‧‧‧觸發件

34、44、58‧‧‧發光元件

35、45、55‧‧‧陣列式感應元件

36、46、56‧‧‧電路板

37、47、57‧‧‧控制單元

48‧‧‧第二發光元件

54‧‧‧陣列式發光元件

121‧‧‧第一框架

122‧‧‧第二框架

241‧‧‧凸出部

251‧‧‧固定部

252‧‧‧彈動部

311‧‧‧底座開孔

321、421、521‧‧‧上蓋開孔

331、431、531‧‧‧本體

332、432、532‧‧‧第一連接部

333、433、533‧‧‧第二連接部

334、434、534‧‧‧反射部

335、435、535‧‧‧彈性元件

351‧‧‧微型感應元件

411、511‧‧‧第一底座開孔

412、512‧‧‧第二底座開孔

413‧‧‧隔絕壁

1211‧‧‧第一按鍵帽軸柱

1212‧‧‧第一底板軸柱

1221‧‧‧第二按鍵帽軸柱

1222‧‧‧第二底板軸柱

B‧‧‧光束

B1‧‧‧第一光束

B2‧‧‧第二光束

圖1係習知按鍵結構之結構側視示意圖。

圖2係習知機械式按鍵結構之結構剖面側視示意圖。

圖3係本發明按鍵結構於第一較佳實施例中之結構剖面示意圖。

圖4係本發明按鍵結構於第一較佳實施例中被觸壓之結構剖面示意圖。

圖5係本發明按鍵結構於第二較佳實施例中之結構剖面示意圖。

圖6係本發明按鍵結構於第三較佳實施例中之結構剖面示意圖。

本發明提供一種可縮小體積之按鍵結構，以解決習知技術問題。請參閱圖3，其為本發明按鍵結構於第一較佳實施例中之結構剖面示意圖。按鍵結構3包括底座31、上蓋32、觸發件33、發光元件34、陣列式感應元件35、電路板36以及控制單元37。底座31具有底座開孔311，其設置於底座31之底部，上蓋32覆蓋於底座31，且上蓋32具有上蓋開孔321。發光元件34位於底座31之下方且設置於電路板36之上表面上，發光元件34係對應於底座開孔311，而其功能為輸出光束B，使光束B穿過底座開孔311。觸發件33係設置於底座31以及上蓋32之間，其可被觸壓而相對於底座31移動。陣列式感應元件35設置於底座31之下方且對應於 底座開孔311，其功能為依序接收光束B而產生複數影像，其中，陣列式感應元件35係由複數微型感應元件351排列為陣列形式而形成。

控制單元37設置於電路板36之上表面上且電性連接於該陣列式感應元件35，其功能為可根據所接收到的複數影像而產生相對應之壓力感測訊號。電路板36設置於底座31之下方，其可承載發光元件34、陣列式感應元件35以及控制單元36於其上。於本較佳實施例中，發光元件34係為發光二極體，控制單元37係為微處理器，而電路板36可採用印刷電路板(PCB)或軟性電路板(FPC)。

接下來說明觸發件33之結構。圖3中，觸發件33包括本體331、第一連接部332、第二連接部333、反射部334以及彈性元件335。本體331可相對於底座31移動，第一連接部331設置於本體331之第一端上且穿過上蓋開孔321，其可與按鍵帽(未顯示於圖中)連接。第二連接部333設置於本體331之第二端上，反射部334係由本體331往外延伸而形成且對應於底座開孔311，反射部334之功能為可反射光束B。彈性元件335套設於第二連接部333上且與底座31接觸，其可提供一彈性力，使本體331可相對於底座31移動而復位。於本較佳實施例中，反射部334係為反射鏡，且反射部334之反射表面係為平面，彈性元件335係為螺旋彈簧，而本體331、第一連接部332、第二連接部333以及反射部334係為一體成型，其中反射部334係藉由雙料射出技術而成型。其僅為例示之用而非以此為限。於另一較佳實施例中，第一連接部、第二連接部以及反射部亦可以組裝方式分別與本體結合。

接下來說明使用者觸壓本發明按鍵結構3的運作情形，請同時參閱圖3以及圖4，圖4係為本發明按鍵結構於第一較佳實施例中被觸壓之結構剖面示意圖。首先，發光元件34開始輸出光束B，且光束B穿過底 座開孔311而投射至反射部334，反射部334反射光束B，使陣列式感應元件35接收到光束B，以產生反射部334未被觸壓時的影像。當使用者觸壓按鍵帽時，按鍵帽受力而往下推抵與其連接之觸發件33，使觸發件33隨著按鍵帽相對於底座31往下移動。於觸發件33往下移動之過程中，發光元件34持續輸出光束B，且光束B經過反射部334而被陣列式感應元件35接收，以產生反射部334被觸壓時的影像。接下來，控制單元37比較該些影像之差異而判斷反射部334之移動速度，且根據反射部334之移動速度產生相對應之壓力感測訊號。

最後，當使用者停止觸壓按鍵帽時，按鍵帽不再受力而停止觸壓觸發件33，使得被壓縮的彈性元件335因應其彈性而恢復原狀，同時提供往上的彈性恢復力予第二連接部333，按鍵帽因此被推回未觸壓之前的位置，以實現按鍵結構3之復位。

需特別說明的是，控制單元37預設有使用者輕壓按鍵結構3時所對應的預設輕壓資料以及預設有使用者重壓按鍵結構3時所對應的預設重壓資料，例如：當控制單元37比較複數影像之差異時，判斷每一影像發生的差異較小，其表示反射部334之移動速度較慢，故可判斷為使用者輕壓按鍵結構3。反之，當控制單元37判斷每一影像發生的差異較大時，則表示反射部334之移動速度較快，而判斷使用者重壓按鍵結構。藉由上述判斷而可輸出對應於輕壓或重壓之壓力感測訊號。因此，本發明按鍵結構3可藉由光學方式實現按鍵的觸發，且不受機械結構的限制，而可具有較小的體積。

再者，本發明更提供與上述不同作法之第二較佳實施例。請參閱圖5，其為本發明按鍵結構於第二較佳實施例中之結構剖面示意圖。按鍵結構4包括按鍵帽(未顯示於圖中)、底座41、上蓋42、觸發件43、可產 生第一光束B1之第一發光元件44、陣列式感應元件45、電路板46、控制單元47以及第二發光元件48，且上蓋42具有上蓋開孔421。而觸發件43包括本體431、第一連接部432、第二連接部433、反射部434以及彈性元件435。按鍵結構4之各元件之結構以及功能大致上與前述較佳實施例相同，且相同之處不再贅述。本較佳實施例之按鍵結構4與前述較佳實施例的不同之處有三，第一，按鍵結構4更包括有第二發光元件48，第二，因應第二發光元件48之設置，底座41以及觸發件43之結構亦有相對應之改變。第三，反射部434之結構。

圖5中，第二發光元件48設置於電路板46之上表面上，其可第二光束B2，且第二光束B2投射經過觸發件43，使按鍵帽發光。另一方面，底座41包括第一底座開孔411、第二底座開孔412以及隔絕壁413，皆設置於底座41之底部。其中，第一底座開孔411對應於第一發光元件44以及陣列式感應元件45，而第二底座開孔412則對應於第二發光元件48，使得第二發光元件48所產生之第二光束B2可穿過第二底座開孔412，以投射至觸發件43。隔絕壁413設置於底座41之底部且位於第一發光元件44以及第二發光元件48之間，其可阻擋第一光束B1以及第二光束B2，而避免第一光束B1以及第二光束B2混合，換言之，隔絕壁413可分隔第一光束B1以及第二光束B2，而避免該兩者互相影響。

於本較佳實施例中，第二發光元件48亦為發光二極體，而本體431、第一連接部432以及第二連接部433係以透光材料或導光材料所製成，使得第二光束B2得以通過觸發件43。圖5可看出反射部434之反射表面係為曲面，但非以此為限，實際上，反射部可因應需求而將其反射表面設計為斜面，抑或是，於反射表面上設置複數微結構，以達成所需要的反射效果。

需特別說明的有二，第一，反射部並非限定採用反射鏡，亦可於本體往外伸出所形成的結構上以塗層或鍍膜方式設置高反射層於其上，即可形成反射表面。第二，設置於電路板之上表面上的第一發光元件、陣列式感應元件、電路板以及第二發光元件亦可設置於電路板之下方，但仍需電性連接於電路板，其中，電路板必須設置相對應之開孔，以供第一發光元件所產生之第一光束以及第二發光元件所產生之第二光束穿過之。

綜言之，本較佳實施例之按鍵結構4可利用觸發件43、第一發光元件44以及陣列式感應元件45實現觸發按鍵之運作，其運作情形如前述較佳實施例所述，故不再贅述。另外，更可藉由第二發光元件48以及可透光或可導光的觸發件44，使按鍵結構具有發光效果，以滿足使用者對於發光按鍵的需求。

此外，本發明更提供與上述不同作法之第三較佳實施例。請參閱圖6，其為本發明按鍵結構於第三較佳實施例中之結構剖面示意圖。按鍵結構5包括按鍵帽(未顯示於圖中)、底座51、上蓋52、觸發件53、陣列式發光元件54、陣列式感應元件55、電路板56、控制單元57以及發光元件58，且上蓋52具有上蓋開孔521，底座51包括第一底座開孔511以及第二底座開孔512。而觸發件53包括本體531、第一連接部532、第二連接部533、反射部534以及彈性元件535。按鍵結構5之各元件之結構以及功能大致上與前述較佳實施例相同，且相同之處不再贅述。本較佳實施例之按鍵結構4與前述第二較佳實施例的不同之處有二，第一，本較佳實施例以陣列式發光元件54取代發光元件，第二，底座51不需設置隔絕壁。

本較佳實施例之按鍵結構5可利用觸發件53、陣列式發光元件54以及陣列式感應元件55實現觸發按鍵之運作，其運作情形如前述較佳實施例所述，故不再贅述。其中，由於採用以複數微型發光元件541 排列為陣列之陣列式發光元件54，使得陣列式感應元件55所產生的影像之解析度較高，故控制單元可進行更精密的判斷，而產生較多階段的壓力感測訊號。換言之，本發明按鍵結構5之壓力感測功能更加豐富。

其次，本較佳實施例中之陣列式發光元件54可產生第一光束B1，且第一光束B1之波長為第一波長，而發光元件58產生之第二光束B2之波長為第二波長，且第一波長與第二波長不同。因此，即使第一光束B1與第二光束B2混合亦不互相影響，故本較佳實施例之按鍵結構5可不需設置隔絕壁。

根據上述可知，本發明按鍵結構係使用光學方式觸發按鍵，以產生多功能的壓力感測訊號。其中，以陣列式感應元件取代傳統的感應元件，其可提升影像之光學解析度，使控制單元得以進行精密的判斷而產生相對應的壓力感測訊號。採用光學觸發方式的另一優點在於，按鍵結構內有限的空間中可不需設置傳統的機械觸發結構，而可節省空間以縮小體積，亦即可實現按鍵結構之輕薄化，而解決習知技術的問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。

Claims (10)

1. 一種按鍵結構，包括：一底座，具有一底座開孔；一上蓋，覆蓋於該底座，且該上蓋具有一上蓋開孔；一發光元件，位於該底座之下方，用以輸出一光束，使該光束穿過該底座開孔；一觸發件，設置於該底座以及該上蓋之間，用以被觸壓而相對於該底座移動，該觸發件具有一反射部，對應於該底座開孔，用以反射該光束；一陣列式感應元件，設置於該底座之下方且對應於該底座開孔，用以依序接收被該反射部反射之該光束而產生複數影像；其中，該陣列式感應元件係由複數微型感應元件排列而形成；以及一控制單元，電性連接於該陣列式感應元件，用以根據該複數影像而產生相對應之一壓力感測訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，更包括一電路板，設置於該底座之下方，用以承載該發光元件、該陣列式感應元件以及該控制單元於其上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該觸發件更包括：一本體，可相對於該底座移動；其中該反射部係由該本體往外延伸而形成；一第一連接部，設置於該本體之一第一端上且穿過該上蓋開孔，用以與一按鍵帽連接；一第二連接部，設置於該本體之一第二端上；以及 一彈性元件，套設於該第二連接部上且與該底座接觸，用以提供一彈性力，使該本體可相對於該底座移動而復位。
4. 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，更包括一另一發光元件，設置於該電路板上，用以產生一另一光束，且該另一光束投射經過該觸發件，使該按鍵帽發光；其中，該本體、該第一連接部、該第二連接部以及部份該按鍵帽係以導光材料或透光材料所製成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之按鍵結構，其中該底座更包括一另一底座開孔，對應於該另一發光元件，使該另一光束穿過該另一底座開孔而投射至該觸發件。
6. 如申請專利範圍第4項所述之按鍵結構，其中該底座更包括一隔絕壁，設置於該底座之底部且位於該發光元件以及該另一發光元件之間，用以阻擋該光束以及該另一光束，而避免該光束以及該另一光束混合。
7. 如申請專利範圍第4項所述之按鍵結構，其中該發光元件所產生之該光束之波長係第一波長，而該另一發光元件所產生之該另一光束之波長係第二波長。
8. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該反射部之一反射表面係曲面或斜面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該反射部之一反射表面係設置一高反射層於該反射部上而形成。
10. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該控制單元比較該複數影像之差異而判斷該反射部之移動速度，且根據該反射部之移動速度產生相對應之該壓力感測訊號。