TWI442433B - 用於一手持裝置之按鍵結構 - Google Patents

Description

用於一手持裝置之按鍵結構

本發明係關於一種用於手持裝置之按鍵結構；特別是一種用於具有導光膜(light guide film)及柱塞體(plunger)之手持裝置之按鍵結構。

為了能在各種不同背景光源的條件下使用手持行動裝置，一般手持行動裝置均提供一背光源以照亮操作區域，讓使用者能清楚地辨識不同之輸入按鍵。

第1圖所示係為以發光二極體(LED)作為按鍵光源之一傳統手持裝置之按鍵結構示意圖。該按鍵結構1具有一印刷電路板10以及複數彈性按鍵14，並且於印刷電路板10上具有複數電路接點11、具彈性之金屬圓頂開關(Metal Dome)12以及發光二極體13。各該彈性按鍵14具有一柱體形狀，並可具有一部分彼此互相連接，其係為由一有彈性、可透光之材質所組成。當使用者下壓彈性按鍵14時，彈性按鍵14將會推擠金屬圓頂開關12，使該金屬圓頂開關12接觸該電路接點11而形成一電路通路。當印刷電路板10收到該電路通路之訊號時，將會開啟印刷電路板10上之複數發光二極體13，以照亮該些彈性按鍵14。

然而應用按鍵結構1之照明方法，將會使照明效率受到印刷電路板10上發光二極體13之數量與排列方式之影響。一般而言，採用按鍵結構1之手持裝置即使用了6至8顆以上的發光二極體，尚不能使各彈性按鍵14獲得均勻且足夠明亮之照明。如果使用更多的發光二極體雖可改善亮度不足的問題，然而此舉將提高成 本，而且將更為耗電。有鑑於此，先前技術乃採用一導光板用以有效地均勻化光源所產生之光線，並於提供一定亮度之前提下減少發光二極體之使用數量。然而導光板一般具有相當之厚度，採用此類之導光板將佔用手持裝置內部有限之空間，從而增加手持裝置之體積，不利於產品微小化之發展。

承上所述，習知技術乃以一導光膜作為導光板之一替代方案，此類導光膜主要亦利用於其端面配置之發光二極體作為光源，光源所產生之光線將以一特定角度進入導光膜，以滿足內部全反射之條件，藉以增加光線於導光膜內的均勻度，並確保光線不致從導光膜之表面散逸。而在導光膜上相對於按鍵部分之表面特定處有做圖案化處理，使光線只能從圖案處照亮按鍵，因此相較於導光板，導光膜可將光源集中照明而不浪費，所以導光膜之導光效果更佳，且其厚度更薄，最薄可僅有0.1公釐，不但有助於體積之微小化，且其材料成本亦可相對降低。尤其是，使用導光膜之手持裝置一般而言僅需配備2個發光二極體時，其整體所產生之亮度及均勻度與習知結構使用導光板並配備10個發光二極體時具有同等之亮度及均勻度，因此導光膜之出現立即受到業界之青睞與大量應用。

第2圖所示係為具有前述導光膜之手持裝置中按鍵結構之示意圖。於按鍵結構2中，一發光二極體23係設置於外殼20內部之側邊，並朝向一導光膜24投射光源，該導光膜24係置於一柱塞體25及印刷電路板21上之一金屬圓頂開關22之間。柱塞體25上具有一按鍵模具26，其上具有代表不同操作按鍵之圖樣(未顯 示)。

當使用者下壓按鍵模具26時，將一併下壓相應之柱塞體25，柱塞體25壓迫其下方處之導光膜24，從而下壓導光膜24下方之金屬圓頂開關22。此際金屬圓頂開關22將因應該下壓而於印刷電路板21上形成一電路通路，使發光二極體23開始發光，並使光線進入導光膜24。然而，由於導光膜24係設置於柱塞體25與金屬圓頂開關22之間，而且導光膜24係呈扁平片狀，因此其與金屬圓頂開關22之間概呈面接觸(Surface Contact)而具有較大之接觸面積。當按壓按鍵模具26時，經由柱塞體25下壓之起始作用力，由於受到導光膜24與金屬圓頂開關22間之較大接觸面積所分散，因而需增加起始作用力，方能形成足夠之下壓力以下壓金屬圓頂開關22。

具體而言，將下壓金屬圓頂開關而產生一特定形變時所需之作用力定義為一峰值力量(Peak Force)，而在金屬圓頂開關22被成功下壓後其所產生之回復力為一回彈力量(Bottom Force)。所謂的段落感(Click Ratio)，即是在整個下壓過程中按鍵回饋給使用者手指的一種力度感覺，其定義為：(峰值力量-回彈力量)/峰值力量×100%。

一般而言，按壓按鍵所形成之段落感約為40%至60%時，具有一較佳之觸感。於實做上，段落感約為30%時，即可獲得一初步觸感，然而在前述具有扁平片狀導光模之按鍵結構2中，非但需要較大之起始作用力，亦即較大之峰值力量，才能下壓按鍵模具26，而且其回饋給使用者之段落感乃反向地下降，而造成使用者 按壓該手持裝置時，普遍具有按壓不佳之手感。

有鑑於此，提供一可改善按鍵段落感之導光膜按鍵結構，乃為此一業界亟待解決的問題。

本發明之一目的在於提供用於具有導光膜之手持裝置之一按鍵結構，以使按鍵被下壓時回饋給使用者一較佳之段落感，進而帶給使用者更佳之產品使用體驗。

為達上述目的，本發明之按鍵結構包含一基板、一凸起開關、一導光膜、以及一第一柱塞體。其中，凸起開關設置於基板上，導光膜設置於凸起開關之上方，第一柱塞體設置於凸起開關以及導光膜之間。其中當導光膜受一外力下壓時，導光膜適可使下壓該第一柱塞體，迫使第一柱塞體下壓凸起開關。

為讓本發明之上述目的、技術特徵、和優點能更明顯易懂，下文係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。

第3圖所示係為本發明之一按鍵結構示意圖，此按鍵結構係應用於一手持裝置中，需說明的是，圖中僅顯示與本發明按鍵結構相關之元件，其餘與本發明無關之元件係略而未示。在按鍵結構3中，基板31上具有一凸起開關32，發光二極體33係由基板31所控制而提供光源，並由導光膜34之一側邊導引光線進入基板31上方之導光膜34以作為光源。其中基板31係為一印刷電路板，凸起開關32可為一具有金屬圓頂結構之金屬彈片開關，或具有橢圓形、三角形、四邊形等任意形狀之一金屬彈片開關。

為了改善經由導光膜34下壓凸起開關32之段落感，本發明於 導光膜34及凸起開關32之間設置有一第一柱塞體35，第一柱塞體45之材料係包含橡膠。特別地是，其中第一柱塞體35具有一截面積，係小於凸起開關32之一截面積。藉此設置，可將習知導光膜34及凸起開關32間之面接觸(surface contact)實質轉換為柱塞體35及凸起開關32間之點對點之接觸，以增加按鍵之段落感及使用者友善度(user friendly)。詳言之，當導光膜34受一外力而被下壓時，導光膜34適可使下壓第一柱塞體35，迫使第一柱塞體35下壓凸起開關32。因此，最後傳遞至凸起開關32之一下壓力量，係經由一較小之截面積所分散，使得凸起開關32得到一較大之單位壓力而容易被下壓成功，進而調整所需之起始作用力，使按鍵結構3能提供一較佳之段落感。

第4圖所示係為本發明另一實施例之按鍵結構示意圖。於此實施例中，按鍵結構4具有一外殼40，基板41係設置於外殼40內，其上具有複數凸起開關42、複數發光二極體43。導光膜44設置於凸起開關42之上方，並且與凸起開關42之間具有複數第一柱塞體45，於導光膜44上方設置有一按鍵模具49。於此實施例中，該些第一柱塞體45之一部分係彼此互相連接，於其他實施例中亦可彼此獨立而互不連接。

為了進一步提升手持裝置之段落感，本實施例在導光膜44以及按鍵模具49之間，更具有複數第二柱塞體46。當使用者下壓按鍵模具49時，可使第二柱塞體46因而受外力而被下壓，並適可下壓導光膜44以及第一柱塞體45，從而迫使第一柱塞體45下壓該凸起開關42。需說明的是，於本實施例中，由於與凸起開關42 直接接觸者亦為第一柱塞體45，因此二者間點對點接觸之段落感亦將優於習知結構面接觸所形成之段落感。而且，由於第二柱塞體46與第一柱塞體45兩者之截面積相較於凸起開關42者，皆具有較小之截面積，因此更可增加第一按鍵模具49與第二柱塞體46之間所形成的段落感，以輔助增加整個下壓行程之整體段落感，同時又不會增加按鍵結構4之整體厚度。再者，本實施例中第二柱塞體46之一截面積更可大於第一柱塞體45之一截面積，其主要設計之理念與功效除了可增加段落感之外，更可讓使用者在操作上更舒適，不會有被凸物頂到之感覺，其原因在於若是柱塞體之截面積沒有作特殊的設計，當使用者下壓按鍵模具49時，柱塞體之整體力量傳遞係成尖端受力之方式，使用者易產生不適感與凸物感。依據實際測試結果顯示，本實施例非但可減少10%之下壓力量，而且更可增加約略5%之段落感，提升使用者使用產品之手感。

在此實施例中，按鍵結構4更具有複數第一間隔物47以及第二間隔物48。第一間隔物47係形成於基板41以及導光膜44之間，用以支撐導光膜44，並間隔基板41以及導光膜44。於此實施例中，第一間隔物47係與第一柱塞體45一體成型，並且具有一部分彼此互相連接，然而於其他實施例中，第一間隔物47以及第一柱塞體45之間並不需要一體成型且彼此互相連接。第二間隔物48係位於導光膜44以及第二柱塞體46之間，用以支撐第二柱塞體46，以及間隔第二柱塞體46以及導光膜44。

其中，第一柱塞體45以及第二柱塞體46之材料，係包含橡膠 (rubber)。按鍵模具49之材料，係包含熱塑性聚胺基甲酸酯(Thermoplastic Polyurethane, TPU)以及聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1‧‧‧按鍵結構

10‧‧‧印刷電路板

11‧‧‧電路接點

12‧‧‧金屬圓頂開關

13‧‧‧發光二極體

14‧‧‧彈性按鍵

2‧‧‧按鍵結構

20‧‧‧外殼

21‧‧‧印刷電路板

22‧‧‧金屬圓頂開關

23‧‧‧發光二極體

24‧‧‧導光膜

25‧‧‧柱塞體

26‧‧‧按鍵模具

3‧‧‧按鍵結構

31‧‧‧基板

32‧‧‧凸起開關

33‧‧‧發光二極體

34‧‧‧導光膜

35‧‧‧柱塞體

4‧‧‧按鍵結構

40‧‧‧外殼

41‧‧‧基板

42‧‧‧凸起開關

43‧‧‧發光二極體

44‧‧‧導光膜

45‧‧‧第一柱塞體

46‧‧‧第二柱塞體

47‧‧‧第一間隔物

48‧‧‧第二間隔物

49‧‧‧按鍵模具

第1圖係為利用傳統發光二極體配置之按鍵結構示意圖；第2圖係為傳統具有導光膜之按鍵結構示意圖；第3圖係為本發明之按鍵結構示意圖；以及第4圖係為本發明另一實施例之按鍵結構示意圖。

3‧‧‧按鍵結構

31‧‧‧基板

32‧‧‧凸起開關

33‧‧‧發光二極體

34‧‧‧導光膜

35‧‧‧柱塞體

Claims (9)

1. 一種用於一手持裝置之按鍵結構，包含：一基板；一凸起開關，設置於該基板上；一導光膜，設置於該凸起開關之上方；一第一柱塞體，設置於該凸起開關以及該導光膜之間；以及一第一間隔物，形成於該基板以及該導光膜之間，並支撐該導光膜，其中當該導光膜受一外力而被下壓時，該導光膜適可下壓該第一柱塞體，迫使該第一柱塞體下壓該凸起開關。
2. 如請求項1所述之按鍵結構，更包含一第二柱塞體，對應於該第一柱塞體而設置於該導光膜之上方，其中當該第二柱塞體受該外力而被下壓時，其適可下壓該導光膜以及該第一柱塞體，迫使該第一柱塞體下壓該凸起開關。
3. 如請求項2所述之按鍵結構，更包含一按鍵模具，設置於該第二柱塞體上。
4. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該第一柱塞體具有一截面積小於該凸起開關之一截面積。
5. 如請求項2所述之按鍵結構，其中該第一柱塞體以及該第二柱塞體包含橡膠。
6. 如請求項3所述之按鍵結構，其中該按鍵模具包含熱塑性聚胺基甲酸酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)以及聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)。
7. 如請求項3所述之按鍵結構，其中該凸起開關具有一金屬圓 頂結構。
8. 如請求項2所述之按鍵結構，其中該第二柱塞體具有一截面積大於該第一柱塞體之一截面積。
9. 如請求項2所述之按鍵結構，更包含一第二間隔物，位於該導光膜以及該第二柱塞體之間，並支撐該第二柱塞體。